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映射魔法:激光雷达在机器人吸尘器中的真正作用是什么?

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试想一下,外面天气潮湿,客人来找你并在走廊里尾随——现在如果不采取任何措施,泥土和沙子的残留物将迅速蔓延到整个房子。 与其去阳台拿扫帚扫地,或者从壁橱里拿出吸尘器,将其插入插座并手动消除后果,您可以喝杯咖啡放松一下,按一下智能手机上的几个按钮,机器人真空吸尘器将在几分钟内以本地模式清除所有污染。 你甚至不必失败! 简单。

映射魔法:激光雷达在机器人吸尘器中的真正作用是什么?

“智能”真空吸尘器的功能由以下主要系统提供:导航模块、清洁机制、基地搜索和充电。 导航系统允许您的智能助手在房子周围导航。 该系统的正确操作不允许工作丢失或不在某处被删除。 如今,有两种绘制房间地图的方法:使用相机和使用激光测距仪。 如您所知,每个机器人真空吸尘器的效率直接取决于它“看到”周围环境的能力,并因此能够在这种环境中计划其行动。 今天我们要说的是测绘机器人吸尘器。

第一种方法的先驱们根据 SLAM 原理工作。 机器人会对天花板、墙壁和门的表面进行拍照,从而记住清洁路线。 该技术允许您比较照片并根据这些数据调整路线。 至于第二种方法,型号配备激光测距仪,内置于表壳上部的特殊塔内。 激光测距仪测量到真空吸尘器路径中物体的距离。 因此,比方说,在太空中使用激光制导的机器人真空吸尘器会根据脉冲激光扫描模块(即所谓的 LIDAR(或 LDS 传感器))的数据进行自我定位。

带激光雷达的扫地机器人

这实际上是微型激光测距仪,它以高速(非常高)旋转 360°,在给定平面内连续“扫描”周围空间,并根据光线的反射时间计算到障碍物的距离,并内置-在基于此信息的计算机中,估计设备的相对位置并建立其移动路线。 鉴于激光雷达的主要优势之一是准确性,人们相信机器人真空吸尘器能够更好地在室内导航,包括在完全黑暗的环境中。 机器人吸尘器中的激光雷达安装在机身顶部。 这是一个所谓的“炮塔”,内部装有激光测距仪。

激光雷达方案
激光雷达内部结构方案

激光雷达的特点是在任何照明水平下的导航精度相同,即白天和晚上。 此外,激光扫描技术更准确。 缺点包括扫描镜涂层的问题。 它可以是房间内橱柜的镜面门或椅子的镀铬腿。 但是,您将不得不忍受此功能。

也很有趣: 抹布机器人:真空吸尘器概述 Xiaomi 真空拖把 P

今天大多数著名公司都生产了至少一种型号,套件中装有激光测距仪。 它们的成本相当高,起价为 6 UAH(约合 000 美元),但这并不能阻止真正舒适的爱好者购买。

LIDAR

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因此,获得的数据允许您制作房间的详细地图并选择最佳清洁路线。 卫生程序变得清晰和快速,无需不必要的设备移动。 带有激光雷达的现代机器人在白天和晚上都在太空中定位。 他们很好地在房间里导航。 通过高质量的维护和及时更换耗材(过滤器和刷子),这样的设备可以使用三年或更长时间。

罗伯洛克S6 MaxV
罗伯洛克S6 MaxV

旗舰副本来自 Xiaomi, 例子, 罗伯洛克S6 MaxV, 去年打入家电市场,同时拥有功能性串联激光雷达和立体相机。 这不仅可以让您识别机器人路径上的物体和障碍物,还可以在您不在时监控房屋(如果设备与智能手机或平板电脑同步)。 专家们注意到高功能性、湿洗和干洗的可能性以及出色的技术特性。 但 ∼ 18 UAH 的价格并不合所有人的口味(约合 000 美元)。

米家扫地机器人2 Pro
米家扫地机器人2 Pro

另一个让我个人惊喜的选择是这个 Xiaomi 小米拖地机器人2 Pro。 以至于他出生了 审查, 我家里有一个智能助手。 它的价格已经更加令人愉快,在乌克兰的价格约为 11 UAH(约合 000 美元)。 激光雷达在这里也负责导航,一个障碍物检测传感器被放置在机械保险杠的前面,一般有390组不同的传感器。 但最主要的是更新的激光测距传感器 (LDS),它可以 19° 旋转,事实上,这就是我们今天要说的。 顺便一提, Roman Harkhalis 做到了 对他弟弟的检查 –  Xiaomi 真空拖把 P - 他还有一个激光雷达和 - 扰流板! - 也很聪明。

Xiaomi 真空拖把 P
Xiaomi 真空拖把 P

回到技术上,事实证明,在几圈内,激光雷达可以根据机器人吸尘器到墙壁和房间内物体的距离建立数百个点。 转了一圈后,他迅速扫视了一遍房间,画了一张地图。 激光单元本身不直接接收功率,也没有直接接触接收电流。 激光传感器板采用感应供电(电流根据手机无线充电原理从一个线圈传输到另一个线圈)。 在这些线圈上缠绕着一根导线,上面覆盖着一层薄薄的清漆保护层。 得益于激光雷达和内置地图,吸尘器不会像 Windows 中的屏幕保护程序那样随机运行,敲打角落,而是小心翼翼地通过整个区域(没有激光雷达的机型通常会奇怪地滚动)。 这大大加快了清洁速度。 此外,真空吸尘器最多可存储四张地图并可识别楼层。

地图
左侧 - 带有激光雷达的机器人的地图,右侧 - 带有摄像头。

此外,4 个地图中的每一个都可以分为 10 个特殊区域,您可以针对这些区域调整清洁参数:吸力(最高 3000 Pa Xiaomi 米家扫地机器人2 Pro)、通过次数等。 并且可以通过在应用程序中安装虚拟墙来禁止在一般情况下驾驶某个地方。 您甚至可以针对不同区域选择干洗和湿洗。 然而,没有必要为此连接/断开单独的水箱。 多亏了激光雷达,这一切才成为可能。

顺便说一句,如果您的机器人真空吸尘器没有看到扩展坞、在原地旋转、错误地构建地图、给出错误、迷路了,那么请检查激光雷达。 检查 LED 是否正常工作,并且没有任何东西干扰传感器的旋转。 我们不应该忘记机器人真空吸尘器看不到底座的最平庸的原因:传输膜未去除,这会干扰信号质量,或者机器人的表面可能覆盖了一层灰尘,那么你需要彻底擦拭整个身体。

使用激光雷达构建真空吸尘器地图的方案

但不管怎么说,地图导航也并非没有缺点。 具有基于数码相机的映射的模型可以在房间内“翻转”或在光线不足的房间中迷路。 黑色涂层可以改变激光雷达模型中的激光传感器信号(但事实证明,这不是问题 Xiaomi 小米拖地机器人2 Pro), 和地板上的镜子会欺骗性地增加机器人真空吸尘器“眼睛”中的房间大小。 但是,与家里始终清新的空气和干净的地板相比,这一切都是微不足道的缺点。

Xiaomi

没有可以完美清洁和移动的机器人真空吸尘器。 让我们从这样一个事实开始:有时您必须将机器人从盘绕的电线中解放出来,或者从它身上拉出留在地板上的一只袜子。 毕竟,您的扫地机器人使用何种导航方法并不重要,只要它能以最小的努力清洁到您满意的程度即可。

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Julia Alexandrova
Julia Alexandrova
咖啡师。 摄影师。 我写关于科学和太空的文章。 我认为我们现在认识外星人还为时过早。 我关注机器人技术的发展,以防万一......
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1 评论
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沃洛迪米尔
沃洛迪米尔
2年前

非常翔实的文章! 甚至拥有一个机器人,我学到了很多有趣的东西)例如,为什么吸尘器如此徒劳地攻击带有落地镜的橱柜))
这些文章比乌克兰关于太空线程的技术文章更有趣))

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