Uitleg
Lidar of camera? Zo navigeert een robotstofzuiger
Hoe weet een robotstofzuiger waar hij is en waar hij al geweest is? Dat hangt af van de navigatie. Hier lees je het verschil tussen lidar, camera en gyroscoop, hoe obstakelherkenning werkt en wat dat betekent als je in het donker wilt zuigen.
Twee taken: weten waar je bent en niet botsen
Bij navigatie gaat het eigenlijk om twee dingen. Eerst moet de robot weten waar hij is en een kaart maken van je huis. Dat heet ook wel SLAM: tegelijk een kaart maken en zichzelf daarop plaatsen. Daarnaast moet hij zien wat er vlak voor hem op de vloer ligt, zoals een snoer, een sok of een stoelpoot. Dat is obstakelherkenning.
Voor elke taak bestaan andere technieken, en veel robots combineren ze.
Lidar: een draaiende laser
De meest gebruikte techniek is lidar, ook wel LDS (laser distance sensor) genoemd. Een laser meet rondom de afstand tot muren en meubels. Uit die metingen maakt de robot een nauwkeurige plattegrond. Hij weet dus steeds waar hij is, rijdt in nette banen en kan na het opladen precies verder waar hij was.
Er zijn drie manieren waarop lidar is ingebouwd:
- In een toren bovenop. Dit is de klassieke vorm. De toren kijkt rondom en ziet zo de hele ruimte. Nadeel: de robot wordt er hoger van, vaak 9 tot 10 cm. Onder een lage bank komt hij dan niet.
- Intrekbaar. Bij sommige modellen zakt de toren in als de robot onder een meubel rijdt. Zo is hij in de lage stand lager en komt hij op meer plekken.
- In de voorkant. De laser zit dan in de behuizing zelf. Daardoor is de robot vlakker, maar de laser kijkt niet volledig rondom. Fabrikanten vangen dat op met slimme software of extra sensoren.
Wil je een robot die onder je meubels past, kijk dan bij lage robotstofzuigers. Daar zie je per model de hoogte.
Voordelen van lidar: nauwkeurige kaart, snel in kaart brengen, werkt in het donker en is weinig gevoelig voor de inrichting. Nadelen: de toren maakt de robot hoger, en een laser alleen ziet lage of kleine obstakels op de vloer niet goed. Ook spiegels en glas kunnen de laser soms in de war brengen.
Camera-navigatie: vSLAM
Bij visual SLAM, of vSLAM, gebruikt de robot een camera. Die volgt herkenningspunten zoals hoeken van kasten, deurposten of het plafond. Uit hoe die punten verschuiven terwijl hij rijdt, bepaalt hij zijn positie en bouwt hij een kaart.
Voordelen: de robot kan lager blijven omdat er geen toren nodig is, en de camera kan ook helpen bij het herkennen van voorwerpen. Nadelen: de camera heeft licht nodig. In een donkere kamer of 's avonds laat werkt de navigatie minder goed. Ook een ruimte met weinig herkenningspunten, zoals een lege gang met witte muren, is lastiger. Daarnaast rijdt er een camera door je huis, wat niet iedereen prettig vindt. Daarover gaat het artikel over privacy bij robotstofzuigers.
Gyroscoop: rijden zonder kaart
Eenvoudige robots gebruiken een gyroscoop en wielsensoren. Ze meten hoe ver en in welke richting ze rijden. Zo kunnen ze in banen rijden, maar ze maken geen echte kaart. Na een tijdje loopt de berekening uit de pas, waardoor ze plekken missen of dubbel doen.
Nog eenvoudiger zijn robots die willekeurig rondrijden en van richting veranderen als ze iets raken. Voor een klein, open appartement kan dat volstaan. Voor een huis met meerdere kamers is een robot met kaart veel prettiger: je kunt dan kamers apart laten doen en zones afbakenen.
Obstakelherkenning: wat ligt er voor de robot?
Lidar ziet muren en meubels, maar geen sok of oplaadkabel op de vloer. Daarvoor hebben veel robots aan de voorkant extra sensoren. De belangrijkste soorten:
Lijnlaser of structured light
De robot schijnt een of meer laserlijnen of een lichtpatroon vooruit. Een sensor ziet hoe dat patroon vervormt als er iets in de weg ligt. Zo meet hij vorm en afstand van obstakels. Dit werkt ook in het donker, omdat de robot zelf het licht uitzendt. Het herkent wel dát er iets ligt, maar niet wát het is.
3D-ToF
Een time-of-flight sensor meet hoe lang licht erover doet om terug te kaatsen. Zo krijgt de robot een soort dieptebeeld van wat voor hem ligt. Ook dit werkt zonder omgevingslicht. Een ToF-sensor wordt soms ook voor de navigatie gebruikt, bijvoorbeeld bij robots zonder toren.
RGB-camera met AI
Een gewone kleurencamera maakt beelden van wat voor de robot ligt. Software, getraind op veel voorbeelden, herkent wat het is: een snoer, een schoen, een bakje of uitwerpselen van een huisdier. De robot kan daar dan anders op reageren, bijvoorbeeld met een grotere boog eromheen.
Het voordeel is dat de robot weet wát er ligt. Het nadeel is dat een camera licht nodig heeft. Een deel van de robots heeft daarom een klein lampje voor in het donker. Herkenning gaat ook niet foutloos: een onbekend voorwerp of iets dat op de vloer lijkt, kan worden gemist.
Veel robots in de hogere klassen combineren een camera met een lijnlaser of 3D-sensor. De laser meet de afstand, de camera herkent het voorwerp.
Werkt het in het donker?
Kort samengevat:
- Lidar: ja, de laser heeft geen omgevingslicht nodig.
- Lijnlaser, structured light en 3D-ToF: ja, ze zenden zelf licht uit.
- vSLAM-navigatie: minder goed, de camera heeft licht nodig.
- RGB-camera voor obstakels: beperkt, tenzij de robot een eigen lampje heeft.
Wil je de robot 's nachts of als je weg bent laten rijden met de gordijnen dicht, kies dan een robot met lidar en een laser- of 3D-sensor voor obstakels.
Wat past bij jou?
- Klein, open appartement en een beperkt budget: een robot met gyroscoop kan genoeg zijn.
- Huis met meerdere kamers: kies voor lidar, zodat je kamers en zones kunt instellen.
- Veel spullen of snoeren op de vloer, of huisdieren: let op goede obstakelherkenning, bij voorkeur een camera met AI in combinatie met een laser of 3D-sensor.
- Geen camera in huis: kies lidar met een lijnlaser of 3D-sensor. Die modellen vind je bij robotstofzuigers zonder camera.
Meer over de andere keuzes bij het kopen lees je in welke robotstofzuiger past bij jou.