Роботы пылесосы которые строят карту помещений

Обновлено: 16.05.2024

Роботом-пылесосом в доме уже никого не удивить. У кого-то они есть, кто-то хочет приобрести, кто-то считает игрушкой. И производители пользуются этими желаниями, и пытаются продать нам что-то. Именно что-то, потому что маркетинговые отделы компаний из кожи лезут, придумывая завлекательные названия и наделяя несложные решения несуществующими возможностями. Дальше я попытаюсь разложить устройство роботов-пылесосов "по полочкам" и рассказать об их сенсорах.

Я не буду делать упор на их внутреннее устройство, платы, процессоры, сами механизмы уборки. Моя задача показать, что ничего сверхъестественного в этих домашних помощниках нет и построены они на базовых принципах, мало-мальски знакомых любому прикоснувшемуся к робототехнике. У меня у самого дома есть робот-пылесос от А-бренда (HomeBot), поэтому иногда я буду рассказывать и на его примере тоже и это не реклама бренда. Более того, домашний пылесос носит гордую кличку "Дурачок", так как работает усердно, но.

Но начнем мы с конструкции, потому что это будет объяснять ту или иную форму. По факту почти все домашние роботы-пылесосы это двухколесная тележка с одним или двумя опорными колесами. Форма у 99% моделей круглая. Почему круг, а не квадрат или треугольник? Достаточно посмотреть на вот эти рисунки.

Квадратный пылесос в теории тщательней уберет все углы, так как у нас в большинстве случаев помещения и мебель с прямыми углами, но заехав в угол, он не сможет развернуться, а при движении вдоль стенки так вообще может застрять. С учетом того, что пылесосы убирают "построчно" (это называется алгоритм уборки "зигзаг" и об этом, если вам будет интересно, мы можем поговорить потом), такой робот будет испытывать определенные проблемы с маршрутами. Да, есть производители с "прямоугольным" носом (Hobot, Electrolux и другие), но эволюционно такая форма почти отмерла.

Круглая форма же имеет свои плюсы (двухколесная тележка робота и его симметричная форма позволяет ему разворачиваться на месте) и свои минусы, так как щетки могут не доставать до мусора по углам, а делать их очень длинными тоже проблематично. И даже если производитель заявляет, что у него квадратный корпус, то он будет лукавить (как в случае с моим роботом), так как по факту это будет чуть обтесанный круг.

Круглая форма опять же дает больше места для размещения механизмов и батарей и "по классике" мы имеем спереди робота щетки, посередине отверстие для всасывания мусора и контейнер для него, а сзади саму турбину пылесоса и элементы питания.

И эта форма определяет те датчики и принципы навигации, которые применяются на рынке и именно на примере такой формы мы их и рассмотрим, введя некоторую классификацию.

1. Механизм от игрушки, который хаотично гоняет робота по полу. Никаких датчиков нет.

Игрушечный механизм работает по принципу "повернись, когда упрешься в препятствие", электроники нет, включать и выключать эту игрушку вам нужно вручную. Ни о каких возможностях построения карты помещения, зонирования, возвращения на базу и других умных вещах говорить не приходится. Стоят эти игрушки от 700 рублей.

Плюсом обычно имеем концевой выключатель присутствия контейнера и датчик переворота "на брюхо". Эти два датчика в той или иной реализации есть и у более продвинутых моделей.

2. Добавлен ИК датчик нахождения базы (он же центральный датчик приближения) и бампер на концевых выключателях. Энкодеров на колесах нет, ездит робот "от препятствия до препятствия", возврат на базу по ИК-лучам.

Чуть более сложная конструкция. Ударный бампер есть в той или иной реализации у всех роботов-пылесосов. У кого-то он контактный (то есть стоят концевые выключатели), у кого-то бесконтактный (то есть нет механического перемещения), но без него робот не поймет, что куда-то врезался. А врезаться он будет, потому что различные сенсоры на роботе не всегда могут "охватить" все пространство перед ним, у них есть мертвые зоны и бампер последний шанс робота определить препятствие. Но для некоторых пылесосов это единственная возможность "на ощупь" передвигаться.

Бампер устроен просто: два концевых выключателя и подпружиненная полукруглая пластина. Когда пылесос ударяется в препятствие, в зависимости от его расположения, замыкаются оба выключателя или только слева или справа. И пылесос "понимает", что врезался во что-то перед собой или сбоку.

Сзади датчиков обычно нет.

Базу же, что недорогие, что более дорогие модели, видят благодаря старым добрым ИК-лучам. Два параллельных луча образуют "рельсы", на которые наш пылесос пытается "встать" в итоге и приползти к кормушке. Но данный ИК приемопередатчик, состоящий из сдвоенного инфракрасного светодиода и приемника, может выполнять не только функцию нахождения базы, но играть роль бесконтактного датчика препятствий, чтобы робот-пылесос не упирался в стену перед собой.

ИК-сенсор может быть установлен не по центру, а по бокам, но отказываться от проверенной технологии производители не спешат, а еще это позволяет управлять пылесосом с обычного ИК-пульта.

Поэтому производители и рекомендуют оставлять справа и слева от базы по метру-полтора, чтобы был свободный "подъезд" к ней, но мой робот-пылесос спокойно живет в закутке за диваном и находит базу.

4. к. п 3. добавляем энкодеры. Пылесос может точнее отрабатывать свое положение и его повороты уже предсказуемы, а отклонение от прямой линии определяемо. Такой робот будет стараться ездить параллельно линиям своего маршрута и понимать, что повернулся на нужный угол. Мотор-колеса пылесосов снабжаются энкодерами разного типа: щеточными, резистивными, оптическими, на датчиках Холла и т. п. Но цель одна: определить, на какой угол повернулось колесо.

Энкодер также можно поставить только в поддерживающий ролик и определять перемещение по его кручению и повороту. Это позволяет использовать дешевые мотор-редукторы в колесах и упрощает конструкцию, так как оптические датчики энкодера в таком случае просто распаиваются на управляющей плате.

5. к. п. 4 добавляем нижние ИК-датчики уровня. Пылесос перестает падать и может различать высоту (немного, но может). Обычно пункты 4 и 5 делают совместно, так как пылесосы такого уровня уже стоят до десятка тысяч рублей и допускать его падение нежелательно. Минимально (и стандартно) датчиков три: по центру и ближе к бокам и представляют они собой привычные ИК-датчики. В теории наш робот-пылесос можно научить даже ездить по начерченной линии. При наличии такого набора датчиков (п. 3 - п.5) наш пылесос уже можно считать роботом. Он уже сможет построить простейшую карту местности и при следующих прогонах стараться не тыкаться в препятствия.

6. к. п 5 добавляем ИК датчики на бампер не только по центру.

Пылесос теперь не тыкается в препятствия в виде вертикальной стены. Ножки он, конечно, еще не видит, шторы может продолжать жевать, но уже может строить карту препятствий. Пример такого пылесоса Xiaomi Mop Essential. За черной полоской на бампере закреплено дополнительно по окружности по три ИК-датчика (два по центру как мы помним есть у многих моделей) и они позволяют обнаруживать что-то отражающее ИК-лучи раньше, чем сработает ударный "концевик".

Также у таких моделей уже часто присутствуют компас и гироскоп, что улучшает навигацию. Бампер может быть не ИК или контактным механическим, а ультразвуковым и с датчиком удара по его поверхности (так сделано у моего HomeBot).

Что ИК, что ультразвуковые сенсоры позволяют также определять расстояние до препятствий, но ультразвук позволяет это делать гораздо точнее и у таких моделей играет роль также датчика расстояния.

7. к. п 8 добавляем боковые ИК-датчики в слепые зоны для контроля притирания пылесоса к стене.

Что происходит "сбоку" от пылесоса, он увы может и не увидеть и часто роботы могут начать "тереться" о стену (а иногда могут и обои "подрать"). Поэтому некоторые производители добавляют ИК-сенсоры по бокам робота, если не используют сенсоры по периметру бампера (например, у пылесосов с лидаром).

9. к п.8 добавляем сенсоры построения карты помещения по препятствиям и навигации в пространстве. До данного пункта у нас роботы-пылесосы могли определять препятствия перед собой, отслеживать маршрут по повороту своих колес и даже определять препятствия сбоку или пытаться найти себя по показаниям компаса. Но все это далеко от того, что можно было бы назвать "навигацией". Да, роботы-пылесосы у нас еще не доросли до применения GPS/GLONASS (да и в помещениях от этих технологий толку часто мало, сигнал глушится, точность не для сантиметровых размеров в квартирах), но хотелось бы, чтобы робот-пылесос не терялся в двух-трех комнатах и старался убираться не хаотично, а последовательно помещение за помещением. Да и алгоритм "зигзаг" не позволяет убирать полностью комнату с хаотично расставленными вещами.

Поэтому производители для ориентации в пространстве ставят на роботы дополнительные датчики, задача которых строить карту помещения и определять, где робот находится в текущий момент, где он уже убрался, а где еще нет. После тестовых прогонов, так как мебель и расположение помещений обычно не меняется, это позволяет роботу-пылесосу уверенно передвигаться и быстрее выполнять уборку, строят оптимальный маршрут.

Данные сенсоры в основном представлены следующими видами: лазерный дальномер (он же LDS, он же лидар), широкоугольная камера с машинным зрением, ToF камера и даже 3D-камера (то есть комбинация ИК-камеры разметки и камеры ее считывания по типу FaceID в айфонах). Возможна комбинация устройств сверху, в передней части, в задней части и снизу (для определения разных типов поверхности).

Пылесосы с лидаром достаточно массово распространены в средне ценовом сегменте, эта технология позволяет строить карту помещения с высокой точностью, но опять же имеет свои минусы: "башня" лидара часто мешает проехать пылесосу под мебель, а ее расположение на верху пылесоса мешает ему замечать низкие препятствия и пылесос в таком случае часто полагается только на ударные датчики бампера. И лидар очень не любит зеркала, и такой робот может "играть" в злобное создание, кидающееся на свое отражение.

Камера имеет также свои плюсы и минусы. Обычно ставится только верхняя камера, которая отлеживает изменения на поверхности потолка (как современная компьютерная мышь) и пытается по ним отслеживать карту изменений. Хоть производители и говорят, что их роботы "видят" в темноте, опыт эксплуатации показывает, что пылесосам с камерой лучше везде включить свет :) У меня как раз пылесос с навигацией по камере.

Дорогие модели сейчас пытаются избавить от лидаров, установив как верхнюю камеру, так и переднюю камеру с датчиком глубины (ToF), чтобы определять расстояние до объектов по времени отражения сигнала. Опять же это ИК-камера, и она обычно замещает передний ИК-датчик базы.

Плюс производители пытаются заигрывать с машинным зрением, 3D и AI, но пока чаще всего это только заигрывания с потребителем и маркетинговые уловки.

Вот такой немного сумбурный обзор, но надеюсь он показывает, что в устройстве роботов-пылесосов с точки зрения датчиков нет ничего сверхъестественного и все, что применяют их конструкторы, проверено временем и эксплуатацией на множестве робототехнических устройств. И часто даже такой простой набор датчиков может быть дополнен отличным софтом навигации и распознавания препятствий и поэтому программная начинка тут немаловажна. Но это уже совсем другая история.

А у вас есть робот-пылесос? И какие датчики есть на нем? Напишите в комментариях об этом, а также можете дополнить мою классификацию.

Простые роботы-пылесосы двигаются по комнатам хаотично, поэтому неизбежно оставляют неубранные участки. Так работали все первые модели, поэтому многие и сомневались в пользе необычной новинки. Но производителям удалось устранить этот недостаток, добавив к функциональным возможностям техники опцию построения карты помещения. Осуществляться она может посредством камеры или лазерного дальнометра. В обоих случаях робот-пылесос самостоятельно выстраивает карту помещения, запоминает маршрут уборки, что сводит к минимуму вероятность, что какие-то участки останутся неубранными. После окончания работы, робот-пылесос самостоятельно находит базу и становится на зарядку. Но далеко не все роботы-пылесосы с построением карты помещения работают эффективно, поэтому перед покупкой обязательно ознакомьтесь с нашим рейтингом самых лучших моделей.

Топ-5 лучших роботов-пылесосов с построением карты помещения

5 Okami T90

★ Специальная насадка для сбора шерсти животных
Страна: Китай
Средняя цена: 24990 руб.
Рейтинг (2021): 4.6

Мощная и качественная модель от фирмы Okami обязательно понравится владельцам домашних животных, так как в ее комплектацию входит специальная насадка для сбора шерсти. По остальным параметрам робот-пылесос тоже более чем удачный – он умеет выстраивать карту помещения, самостоятельно определять оптимальную схему передвижения, проводить сухую и влажную уборку, а также имеет увеличенный объем пылесборника (0,7 литра). Радует продолжительное время автономной работы без подзарядки – до двух часов.

Судя по отзывам пользователей, качество уборки на высоте. Он справляется даже с большими площадями, сам заезжает во все комнаты. Как говорят покупатели, робот-пылесос умудряется собрать немало пыли и шерсти даже после мытья полов. Ежедневное проведение уборки с его помощью помогает поддерживать дома чистоту. Работает он очень тихо, тщательно обрабатывает углы. Большой плюс – удобное управление со смартфона. Единственный небольшой недостаток – его высота составляет 10 см, поэтому в некоторые трудные участки он добраться не может.

4 Clever & Clean AQUA-Series 03

Этот робот-пылесос не только уберет каждый уголок квартиры благодаря опции построения карты помещения, но и не оставит шансов пыли и мелкому мусору даже на ковровых покрытиях благодаря очень высокой силе всасывания (100 Вт). Радует, что уровень шума при этом не превышает 55 дБ. А опция построения карты и навигации в этой модели реализованы действительно очень хорошо. Устройство запоминает не только расстояния до стен, но и все препятствия, которые ежедневно встречаются ему на пути. Дополнительно можно выделить наличие фильтра тонкой очистки, возможность сухой и влажной уборки, время работы от аккумулятора более полутора часов, очень удобное управление со смартфона.

Качеством уборки пользователи довольны полностью. Если в первый раз робот-пылесос может оставить неубранные участки, после запоминания карты помещения он уже уверенно двигается по намеченному маршруту, не оставляя пыли никаких шансов. Огромным преимуществом является высокая мощность всасывания. А вот серьезных недостатков нет – пользователей устраивает производительность, функциональные возможности и даже стоимость.

3 iRobot Braava 390T

★ Необычная форма, качество и эффективность
Страна: Китай
Средняя цена: 20700 руб.
Рейтинг (2021): 4.7

Эта модель сильно отличается от остальных роботов-пылесосов. Главное сходство – это наличие опции построения карты помещения. В остальном только отличия – необычный квадратный дизайн, аквафильтр. Пылесос не втягивает пыль, а убирает ее посредством влажной ткани, которая автоматически смачивается моющим раствором. Удивляет время автономной работы – до 240 минут без подзарядки. Есть возможность сухой протирки полов. По конструкции это не совсем пылесос, а скорее полотер, который можно использовать в дополнение к основной уборке, чтобы поддерживать чистоту полов. Крошки и мусор он не собирает, но отлично справляется с пылью и шерстью домашних животных на гладких поверхностях.

Многим пользователям, которые приобретали его именно для протирки пола, маленький робот-пылесос пришелся по душе. Если запускать его ежедневно, дома действительно становится гораздо чище. Но для полноценной уборки его недостаточно, углы нередко остаются грязными, а от мусора модель совершенно не спасает. Поэтому тем покупателям, которые ищут именно робот-пылесос, а не полотер, пользователи рекомендуют присмотреться к другим моделям.

2 Samsung VR10M7030WW

Очень популярная модель робота-пылесоса с опцией построения карты помещения. Устройство самостоятельно определяет оптимальную схему перемещения для качественной уборки, особое внимание уделяет углам и пространству около плинтусов – для этого производитель предусмотрел особую конструкцию боковых щеток. Интеллектуальная система управления самостоятельно определяет тип напольного покрытия и подбирает оптимальную мощность всасывания. Например, при очистке ковров она автоматически увеличивается. Хотя характеристики устройства далеко не идеальны – мощность всасывания составляет всего 10 Вт, объем пылесборника 0,3 литра, а время непрерывной работы не превышает одного часа.

Тем не менее, модель уже достаточно давно остается одной из самых популярных, о чем говорит огромное количество положительных отзывов. Покупателям в этой модели нравится стильный дизайн, отличное качество сборки, эффективность уборки – с углами пылесос действительно справляется отлично. Он четко выстраивает карту помещения и ежедневно двигается уже по определенному маршруту. К недостаткам же они относят только достаточно высокую стоимость.

1 iCLEBO Arte IronMan edition

Популярный робот-пылесос производства Южной Кореи отличается очень продуманной и отлично проработанной системой навигации, что обеспечивает высокое качество уборки даже на больших площадях. Функция построения карты помещения позволяет роботу-пылесосу самостоятельно оценивать площадь комнаты, определять оптимальный маршрут уборки. В непрерывном режиме робот-пылесос может работать до двух часов. Этого обычно достаточно для полноценной уборки квартиры. В случае если площадь очень большая, робот самостоятельно вернется на базу, подзарядится, а потом продолжит работу. По остальным характеристикам модель тоже очень удачная – сухая и влажная уборка, циклонный фильтр, программирование по дням недели.

Главная причина положительных отзывов пользователей – самая лучшая, отлично реализованная система навигации. Покупатели довольны качеством уборки – робот идеально убирает гладкие поверхности, очень хорошо выстраивает траекторию движения, не оставляет грязных участков. Также они отмечают удобное приложение на смартфон для управления устройством – очень легко задавать все необходимые настройки.

Уборка

Как известно, роботы-пылесосы появились не так давно. Но, как оказалось, первые модели были почти бесполезны. Их хаотичное движение, в сущности, сводило уровень эффективности до нуля. Ко всему прочему, иногда техника просто двигалась в непонятном направлении, оставляя после себя неубранные участки. Со временем производители умной техники начали совершенствовать свои устройства. Благодаря этому появились роботы-пылесосы с возможностью […]

Робот пылесос с построением карты помещения

Как правило, наличие различных сенсоров позволяет роботу-пылесосу не только обходить разные преграды, но и выстраивать карту. Это нужно для того, чтобы проложить самый оптимальный маршрут для уборки.

Что из себя представляет функция построения карты

На сегодня, в сущности, данная функция может быть построена по одной из двух методик:

с помощью камеры на корпусе;
используя лазерный датчик — дальномер.

Оба варианта позволяют искусственному интеллекту провести анализ и сохранить в памяти параметры комнаты. Именно благодаря этим данным электроника выстраивает оптимальный план своего маршрута.

Робот пылесос с камерой

Данное устройство работает по принципу: во время движения сенсор камеры охватывает поверхности потолка, стен, дверей и окон. Полученные данные анализирует программное обеспечение робота. После этого выстраивается оптимальная траектория движения, по которому робот проводит уборку.

Такой тип техники имеет ряд плюсов:

выстраивание маршрута;
самостоятельный поиск док-станции для подзарядки;
автоматическое возобновление работы.

Из недостатков отмечают низкое качество уборки и некоторые сбои в программе при слабом освещении.

Лазерный метод

Принцип этого метода состоит в ином построении карты. Лазерный дальномер устройства анализирует все поверхности и преграды в комнатах. Данные передаются в блок процессора и там обрабатываются. Впрочем, так и выстраивается маршрут. К плюсам этого метода относят:

уборка абсолютно всех участков комнаты без пропусков;
отличная ориентировка даже при слабом освещении;
поиск док-станции для подзарядки;
продолжает работу с учётом уже пройденных маршрутов.

Из минусов отмечают плохую навигацию при наличии тёмной мебели в помещении и сбой в работе, если в комнате присутствуют зеркала до пола.

Особенности данного вида

Карта помещения и её построение, безусловно, играют важную роль. Более того, для того, чтобы уборка была эффективной и качественной, предпочитают модели с наличием данной функции. Плюсом также считается то, что благодаря памяти устройства, оно способно само найти станцию для подзарядки.

При выборе модели с лазерной технологией, следует помнить, что маленький маячок сверху корпуса может помешать движению пылесоса под мебель. Поэтому перед покупкой следует измерить все подобные места, чтобы в будущем это не привело к поломке робота.

Топ-5 лучших роботов-пылесосов с построением карт

iRobot Roomba 980

Несомненно, является лидером среди роботов-пылесосов. Карта строится благодаря камере. Отличается возможностью управления с помощью интернета. Обладает низким уровнем шума в пределах нормы. Устройство можно запрограммировать на определённый день и время. Удобная щётка и объёмный пылесборник также являются плюсами. Из минусов, пожалуй, только один — высокая стоимость.

Neato Botvac D7 Connected

Оснащён лазерным дальномером. Одним из достоинств является уборка в два цикла. Таким образом, робот может убрать довольно большое помещение. Имеет эргономичный бампер, который позволяет провести уборку в труднодоступных местах. Кроме всего прочего, в комплект входит турбощётка, магнитные ограничители и фильтры тонкой очистки. Минус данной модели состоит в неполной русификации робота. Иногда это приносит неудобства в управлении.

Xiaomi Mi Roborock Sweep One

iClebo Omega

Ещё одно достойное устройство в топе. Вне всякого сомнения, считается самым мощным устройством на рынке подобной техники. Эффективная уборка ковров и любого напольного покрытия делает данную модель самым проходимым роботом. Турбощётка выполнена из резины, что делает его отличным помощником в доме, где есть животные. Из минусов — высокий уровень шума, небольшая ёмкость батареи.

Samsung Powerbot

Данная модель уже давно является прямым конкурентом модели выше. Имеет высокую мощность всасывания, возможность управления с пульта, ёмкий пылесборник. Ко всему прочему, способен повышать мощность на более загрязнённых участках. Минусы — высокая цена, отсутствие боковых щёток. Как бы там ни было, является эффективным и качественным роботом.

Умный робот-пылесос — мечта любой хозяйки. Он все делает сам. Экономятся силы, время и нервные клетки. Лучшие роботы могут сделать карту помещения. Что это такое и как они управляются, расскажем ниже.

Управление роботом-пылесосом

Управление можно рассмотреть на примере Polaris PVCR 3200 IQ Home Aqua. Этой моделью можно руководить при помощи:

Пылесос имеет несколько режимов работы и умеет строить карту помещения, используя инфракрасные датчики с гироскопом. Фирменное приложение — Polaris IQ Home.

Кнопки на корпусе

Дистанционное управление при помощи пульта

Управление со смартфона по сети Wi-Fi

Чтобы управлять PVCR 3200 с телефона по иконкам, надо:

Подробно процесс подключения и настройки с указанием особенностей гарнитуры iOS и Android приведен в инструкции.

Умный пылесос может работать по одной из программ:

Классическая. Это базовая опция, робот создает карту комнаты. Она сохраняется и во время каждой последующей уборки дополняется.
Спираль. Для участков повышенной загрязненности. Аппарат работает локально 2 минуты.
Максимум. Мощность всасывания возрастает.
Вдоль стен.
Случайный маршрут.

Способы построения карты помещения

Но аппараты со временем становились все лучше и вот, наконец, появился робот, способный не только обходить преграды, а еще и нарисовать карту комнаты. А с ее помощью — определять наилучший маршрут движения. Как он это делает? При помощи специального устройства анализирует обстановку, определяет конфигурацию и параметры, заносит данные в память и сохраняет их. После сбора сведений электронный блок вычисляет оптимальный маршрут. Что это за устройства? На данный момент применяется закрепленная на корпусе сенсорная камера или лазерный дальномер (датчик).

Сенсорная камера

Достоинством приборов данного типа, кроме разработки наилучшего маршрута, является возможность возобновлять работу автоматически. Плюс такой аппарат способен сам найти док-станцию и подключиться к ней для подзарядки.

Недостаток — качество уборки не очень высокое. А если освещение недостаточное, то программа дает сбои.

Лазерный датчик

Преимущества роботов этого типа:

Вреден ли лазер для глаз владельцев квартиры и их домашних питомцев? Животные на него не реагируют (проверено на собаках и кошках), а человек вообще не видит.

Умные роботы-пылесосы с функцией построения карты помещения выгодно отличаются от других моделей по качеству уборки. Умение находить док-станцию также способствует их популярности.

Читайте также: