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Tecnologia di Mapping dell’ambiente vSlam contro LiDAR

Gli aspirapolvere robot stanno diventando sempre più tecnologie essenziali per la pulizia domestica. Raccolgono sporco e polvere mentre sei fuori casa, senza alcuno sforzo.

Ma prima parliamo un pò di storia, fu iRobot nel 2002 a lanciare il primo robot aspirapolvere. Questo robot utilizzava una tecnologia che gli permetteva in modo pseudo casuale di muoversi nella casa aspirando il più possibile. Nel 2010 fu Neato ha lanciare l’XV-11 il primo robot aspirapolvere dotato di LiDAR (Light Detection and Ranging), ovvero un laser che girando creare una mappa della stanza in cui si trova. Fu una svolta epocale, il robot non andava più alla cieca conosceva l’ambiente e si muoveva in esso.

Invece nel 2015 iRobot e Dyson portarono sul mercato una tecnologia diversa il vSLAM, una tecnologia basata su telecamere orientate verso il soffitto, utilizzavano il soffito per tracciare i confini della stanza.

Ci sono molti modelli diversi tra cui scegliere, quindi è importante fare qualche ricerca prima di acquistarne uno. Scegliere il miglior robot aspirapolvere per le tue esigenze può essere una decisione piuttosto difficile. Ci sono molte marche e modelli diversi tra cui scegliere, con tante caratteristiche e fasce di prezzo diverse. Oggi andiamo a vedere una caratteristica fondamentale, la tecnologia di mapping.

Confronteremo vSLAM e LiDAR in modo che tu possa prendere una decisione informata su quale è più adatto per le tue esigenze.

Sistema Lidar in funzione

Quale è la migliore? LiDAR o vSLAM

Per prima cosa iniziamo con il dire che non c’è un meglio sia la tecnologia LiDAR che la vSLAM presentano vantaggi e svantaggi. Gli ultimi modelli di Robot Aspirapolvere, tuttavia, sfruttano queste due tecnologie ad un livello successivo combinandoli insieme.

Questo fa si che vengano sfruttati i vantaggi offerti da ciascuna tecnologia. Man mano che gli algoritmi migliorano, le telecamere diventeranno sempre più preziose fonti di dati per la navigazione dell’intelligenza artificiale (IA). Nel complesso, la tecnologia LiDAR (nota anche come Laser Slam) supera vSLAM poiché è più veloce a mappare una stanza e più precisa grazie al Laser. Questo perché i dati forniti dal laser sono meno pesanti e gli algoritmi utilizzati per analizzare questi dati sono meno complessi.

Gli aspirapolvere vSLAM, d’altra parte, stanno diventando sempre più popolari, poiché con l’avanzamento della tecnologia e dell’IA le aziende riescono a concentrarsi di più sul perfezionamento degli algoritmi. Rendendo la tecnologia vSLAM sempre più appetibile e anche più efficiente.

Come funziona la navigazione in un Robot Aspirapolvere?

Quando guardiamo un robot aspirapolvere muoversi una delle domande che ci viene più spontanea è: come fa a sapere dove andare?

La risposta a questa domanda è molto importante, perché in genere è quello che incidi maggiormente sul prezzo. Questo fa si che ci sono modelli da 200€ e uno da 900€ ovviamente con varie sfumature nel mezzo.

I primi robot aspirapolvere utilizzavano un sistema completamente casuale per orientarsi. Avevano tutti 4 modalità principali e queste modalità venivano selezionate a mano in base alle esigenze. Le 4 modalità erano pulisci bordi, movimento ad aspirale, spot e auto. I primi due sono abbastanza auto-esplicativi. Il terzo si trattava di una modalità in cui il robot si concentra soltanto su una piccola parte della stanza. Il quarto sistema prevedeva una pseudo intelligenza che consentiva di andare in giro per la stanza cercando di pulire ovunque. Nei modelli più avanzati il robot utilizzava una logica preimpostata sui modelli più base era casuale.

Molti robot soprattutto di fascia medio bassa ancora utilizzano queste modalità di pulizia. Ad oggi tuttavia le modalità spot sono state integrate dall’intelligenza artificiale che grazie ad appositi sensori. In questo modo il robot cerca di capire se la zona dove sta passando è più sporca del normale e in questo caso attiva la modalità spot per migliorarne la pulizia.

Negli anni anche i robot senza mappatura e con sistemi meno smart sono migliorati tantissimo. Oggi un robot può essere molto utile ed efficiente anche senza avere un sistema di mappatura. Ma ovviamente non può competere con un robot che sa esattamente cosa deve pulire e dove deve andare.

I robot di fascia alta (alcuni anche in media) sono quasi sempre dotati di sistemi di mapping più avanzati. Il mapping permette ai robot di sapere esattamente dove si trovano all’interno della casa e di conoscere dove sono già passati. Il mapping rende i robot più efficaci e precisi nella pulizia.

Ad oggi abbiamo due sistemi di Mapping, quello LiDAR, una tecnologia basata su laser. Spesso montato su una torretta sopra al robot. Il laser misura le varie distanze e rileva gli ostacoli presenti nella stanza. La torretta manda i dati a un software che li analizza e crea una mappa dell’ambiente e in più gli mostra eventuali ostacoli, “regalando” la vista al robot. Si tratta di una tecnologia piuttosto conosciuta che ha raggiunto ormai ottimi risultati ma che presenta alcuni limiti che dopo vedremo.

L’altra tecnologia di mappatura è chiama vSLAM, una tecnologia basata su un sensore ottico (una telecamera). All’inizio piazzata verso l’alto permetteva di mappare la stanza utilizzando i dati provenienti dal soffitto. Ad oggi le telecamere sono spesso messe nella parte frontale e sono ad ampio spettro permettendo di scansionare anche ostacoli presenti sul pavimento (tipo cavi, giocattoli ecc…). Probabilmente questa è la tecnologia del futuro, tuttavia anche questa ha dei limiti che vedremo nel prossimo paragrafo.

Ecco come una telecamera vSLAM vede e mappa l’ambiente circostante (OpenVSLAM now deprecated)

LiDAR vs vSLAM, pro e contro di entrambi i sistemi di mappatura

Come detto in precedenza pur con dei limiti ad oggi il LiDAR è sempre stato il preferito di tutte le case di produzione. Questo perché permette di mantenere costi più bassi e ottimi risultati pur avendo dei limiti soprattutto nel riconoscere gli oggetti. Infatti il problema principale del LiDAR è proprio questo, pur riuscendo a mappare la stanza in modo molto veloce il software ha a disposizione meno dati rispetto al sistema vSLAM. Questo perché il laser si limita a fornire dati in base alla distanza di oggetti ma non è in grado di capire di che tipo di oggetti si trova davanti. Per questo ad esempio in caso di tende o specchi il LiDAR mostra i propri limiti non riuscendo a capire che una tenda non è un muro ma che può facilmente oltrepassarla.

ORB-SLAM2 altro framework vSLAM molto opensource

Dall’altra parte invece il vSLAM è un sistema più moderno e per questo ancora da perfezionare, ma molto probabilmente sarà il futuro. Vediamo quali sono i problemi principali del vSLAM, le soluzioni adottate dalle aziende e soprattutto quali sono i vantaggi. Come abbiamo già citato in precedenza parliamo di sensori ottici ovvero di telecamere. Come detto in precedenza, nei primi modelli le telecamere puntavano verso il soffitto. Attualmente nei modelli migliori vengono usate telecamere grand’angolo che riescono a inquadrare un ampio spazio. La mappatura avviene grazie ad un software di intelligenza artificiale che riesce a riconoscere gli oggetti e a evitare i pericoli. Le informazioni fornite da una telecamera sono di gran lunga superiori a quelle di un laser. Per questo come dicevo prima la tecnologia vSLAM è più costosa e più complessa da sviluppare. Poiché l’elaborazione dei dati da parte della IA richiede più potenza di calcolo. Nei robot dotati di VSLAM spesso troverei anche informazioni sulla CPU presente nel robot. Dentro questi robot ci sono algoritmi complessi che cercano di capire nel minor tempo possibile cosa sta succedendo intorno al robot.

Un altro limite è quello dell’impossibilità di un robot con tecnologia vSLAM di lavorare al buio. Poiché la telecamera richiede un ambiente luminoso. A mio avviso questo limite non è cosi importante ma potrebbe esserlo qualora tu voglia usare il robot durante la notte o quando non ci sei con le tapparelle chiuse. In ogni caso alcune aziende hanno trovato un rimedio, dotando il robot di luci led che gli permettono di illuminare il percorso davanti a se. Virtualmente migliorando sempre di più gli algoritmi di analisi visiva si potrà puntare sempre di più a una migliore resa. Attualmente i robot con tecnologia vSLAM riescono ad esempio anche a riconoscere oggetti a terra, cavi e soprattutto capiscono la differenze tra una tenda e un muro.

Riassumendo

Questo articolo è nato per offrire un infarinatura generale per far capire ai nostri lettori la differenza di prezzo tra un modello e l’altro. Lo scopo principale è dare maggiore consapevolezza nella scelta di un sistema di navigazione piuttosto che un altro.

Quindi attualmente ci sono sul mercato i seguenti sistemi di mappatura/navigazione:

  • I modelli smart entry level che non hanno un vero e proprio sistema di mappatura, si muovono con algoritmi di movimento basati sulla casualità. Pur riuscendo spesso a offrire una buona copertura dello spazio da pulire sono sicuramente i meno efficienti ma anche i meno costosi. Possono essere più che sufficienti per case piccole e con forme regolari.
  • I modelli smart mid level costano un pò di più e anche questi non hanno un sistema di mappatura. Tuttavia hanno sistemi di movimento intelligenti e ordinati che garantiscono una buona resa. Costano meno dei robot con mappatura e sono meno efficaci, tuttavia sono molto più efficaci degli entry level.
  • I modelli che utilizzano LiDAR sono l’evoluzione dei primi modelli di robot. Hanno un sistema di mappatura e sono molto veloci grazie alla velocità del laser. Faticano a distinguere oggetti a terra o tende, scambiandole spesso per muri. Sono stati per anni i modelli più affidabili, il LiDAR è una tecnologia di mapping molto usata nella robotica.
  • I modelli che utilizzano vSLAM, una telecamera ad ampio spettro posta nella parte frontale o superiore. Questa cam, fornisce informazioni al robot grazie ad algoritmi di intelligenza artificiale sull’ambiente circostante. Riesce a riconoscere oggetti a terra come cavi, giocattoli e tende. Fatica a lavorare al buio per questo molte case costruttrici hanno deciso di montare una luce a led per illuminare il percorso del robot in caso di buio.
  • I modelli ibridi, alcuni modelli premium utilizzano tutte le tecnologie viste in precedenza con più algoritmi intrecciati tra di loro, garantendo un efficacia maggiore. Ovviamente anche i costi sono di gran lunga maggiori, quasi sempre si tratta di robot pensati per la pulizia professionale.

Tutti i sistemi che abbiamo visto sono sistemi validi e che funzionano. Quando si sceglie un robot aspirapolvere o lavapavimenti è importantissimo scegliere il sistema che fa più al caso nostro. Non solo in base al portafogli ma anche alle nostre esigenze, prendere un super robot avanzatissimo per pulire 40mq di stanza non ha molto senso. Se invece hai una casa di 100mq magri con una conformazione non proprio regolare meglio sicuramente puntare a una soluzione più avanzata.

I migliori robot aspirapolvere divisi per tecnologia di mappatura

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