Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Выбор «лидар или камера в роботе-пылесосе» — это выбор между двумя разными физическими принципами получения информации о помещении. Лидар (вращающийся лазерный дальномер, LDS) активно измеряет расстояния в горизонтальной плоскости и выдаёт метрический контур помещения. Камерная навигация (VSLAM, visual SLAM) пассивно наблюдает сцену и восстанавливает положение по особым точкам изображения. Отсюда следуют все практические различия: точность карты, поведение в темноте, высота корпуса, реакция на низкие препятствия и требования к вычислителю.
В бытовых роботах применяется двумерный лазерный сканер кругового обзора — LDS (laser distance sensor). Дальномерный модуль установлен на вращающемся роторе с угловым энкодером и за один оборот выдаёт набор пар «угол — дальность», то есть двумерное облако точек в плоскости сканирования. По документации производителей такие модули прямо позиционируются для применения в роботах-пылесосах и домашних роботах.
Исторически массовый LDS строился по схеме лазерной триангуляции: излучатель и приёмный оптический тракт разнесены на базу, и положение отражённого пятна на линейке фотоприёмника однозначно связано с дальностью. Второе поколение — прямое измерение времени пролёта импульса (dToF).
d = f · b / x
d
f
b
x
x ~ 1/d
d²
d = c · t / 2
c
t
Практические следствия видны в паспортных данных серийных модулей. Ниже — данные из технической документации на два модуля кругового обзора, у которых изготовитель прямо указывает применение в роботах-пылесосах.
Дальность обоих типов сканеров нормирована при определённом отражении цели: у dToF-модуля при отражении 10 % рабочий радиус вдвое меньше, чем при 70 %; у триангуляционного паспортные 12 м указаны для белых объектов.
О классификации лазера. Изготовители обоих модулей заявляют класс 1, но ссылаются при этом на регламент 21 CFR 1040.10/1040.11 — американскую схему классификации. В Российской Федерации классификация лазерной аппаратуры установлена ГОСТ IEC 60825-1-2023 (введён в действие с 1 сентября 2024 г. взамен ГОСТ IEC 60825-1-2013, идентичен IEC 60825-1:2014). По определению этого стандарта аппаратура класса 1 не допускает доступа человека к лазерному излучению выше предела доступной эмиссии, установленного для класса 1. Заявление изготовителя по одной схеме не является автоматическим подтверждением класса по другой: класс изделия, поставляемого на рынок, подтверждается по действующей редакции ГОСТ IEC 60825-1.
Камерная навигация робота-пылесоса решает ту же задачу одновременной локализации и построения карты (SLAM), но исходными данными служат кадры изображения. Методы делятся на две группы: признаковые (выделяются особые точки и дескрипторы — FAST, ORB, SIFT) и прямые (обрабатывается градиент яркости всего кадра). Признаковые методы строят разреженное облако точек, прямые — плотное.
Это принципиальное, а не реализационное ограничение монокулярной схемы: по одной камере восстанавливается геометрия сцены с точностью до общего множителя, и метрические расстояния без внешней информации получить нельзя. В сравнительном исследовании ROS-совместимых SLAM-систем ни одна монокулярная система не смогла снять масштабную неоднозначность без дополнительных данных о среде; для восстановления масштаба привлекают инерциальный модуль, одометрию колёс либо известную геометрию установки камеры. Стереосистемы выдают метрику сразу.
Отсюда следует практический вывод: чисто камерная навигация в бытовом роботе всегда работает в связке с колёсной одометрией и гироскопом — иначе площадь, расстояния и границы зон в карте не имеют физического смысла.
Корректно сравнивать навигацию можно только на одном и том же наборе данных. В упомянутом сравнительном эксперименте мобильная платформа несла одновременно 2D-лидар, монокулярную и стереокамеру; траектории, рассчитанные разными системами, оценивались по абсолютной ошибке траектории (ATE) относительно траектории, полученной лидарным Hector SLAM.
Значения ATE в таблице получены относительно лидарной опорной траектории, а не относительно независимого эталона, поэтому строка лидарной системы по построению занижена. Тем не менее разрыв между лидарными и камерными решениями — порядок величины: сантиметры против десятков сантиметров.
По выводам того же исследования, лидарные Hector SLAM и Cartographer дали практически совпадающие траектории с RMSE ATE 0,024 м, и обе совпали с размеченной на полу линией. Часть монокулярных систем (PTAM, SVO, DPPTAM) вообще не прошла эксперимент — трекинг терялся из-за недостатка особых точек. Лучшая камерная система теряла трек вблизи однотонных стен.
Бедная текстура — монохромные стены, однотонный потолок, глянцевый пол — для лидара безразлична, а для VSLAM является режимом отказа.
Здесь различие между принципами максимально жёсткое.
Это активный датчик: он сам излучает зондирующий сигнал и не зависит от внешнего света. Модуляция излучения и узкополосная фильтрация приёмного тракта подавляют фоновую засветку; для dToF-модуля стойкость к внешнему свету нормируется прямо в паспорте — 40 000 лк. Ограничение у лидара обратное: прямое солнце в кадре сканирования ухудшает работу триангуляционных модулей, а рабочий диапазон температур ограничен (для рассмотренного модуля 0…40 °C).
Это пассивный датчик, и качество изображения полностью определяется освещённостью. В обзорах современных VSLAM-подходов прямо отмечается, что сцены с низкой или часто меняющейся освещённостью и быстрые движения вызывают существенное падение способности к релокализации, и это ограничение остаётся общим для всех исследованных визуальных методов. При недостатке света растёт экспозиция, появляется смаз, число надёжных особых точек падает — вплоть до потери трека.
Второй, менее очевидный эффект — смена освещённости между сеансами. Признаковый дескриптор, записанный днём, может не сопоставиться с тем же местом вечером, и замыкание цикла не срабатывает: робот не узнаёт помещение, хотя формально видит его.
Круговой обзор 360° требует, чтобы плоскость сканирования не перекрывалась собственным корпусом. Поэтому LDS выносится в выступающую «башенку» на верхней грани — и именно она определяет габаритную высоту робота.
Порядок величин задаётся паспортными габаритами модулей: триангуляционный LDS кругового обзора имеет высоту 55 мм при массе 170 г, компактный dToF-модуль — 41,3 мм при массе 110 г и посадочном пятне 55,6 × 55,6 мм. Часть этой высоты утапливается в корпус, но плоскость сканирования и оптические окна обязаны остаться снаружи.
Высота — это не маркетинговая характеристика, а функциональное ограничение: под мебель с просветом меньше габаритной высоты робот не заедет вообще, и качество навигации там уже не имеет значения.
Башенка при этом не является «мягкой» зоной: по ГОСТ IEC 60335-2-2-2024 механическую прочность подвижной части автоматического пылесоса проверяют равномерно распределённой нагрузкой 60 кг, приложенной сверху в течение 60 с, — после испытания не должно быть короткого замыкания и видимых повреждений, нарушающих соответствие стандарту. Вынесенный наружу оптический узел приходится проектировать с учётом этого требования, что дополнительно ограничивает возможности по уменьшению высоты.
Если критичен низкий просвет под мебелью, измерьте его до выбора: от пола до нижней кромки мебели, в самом низком месте, с учётом ворса ковра под мебелью. Сравнивать нужно с полной габаритной высотой робота, включая башенку.
Здесь принято главное недоразумение: 2D-лидар не предназначен для обнаружения препятствий на полу. Он измеряет дальность строго в одной плоскости на высоте своей башенки. Насколько узок этот слой, видно из паспорта: плоскостность поля сканирования триангуляционного модуля нормирована в пределах ± 1,5°, у dToF-модуля наклон плоскости заявлен в пределах 0…1,5°. Всё, что лежит ниже этой плоскости, для сканера не существует.
Поэтому задача объезда препятствий решается отдельным контуром датчиков, а не системой построения карты. Применяются:
Корректная формулировка выбора — не «лидар против камеры», а «чем построена карта» и «чем обнаруживаются препятствия». Это два разных контура, и в современных аппаратах они реализованы разными датчиками.
Требования безопасности к роботам-пылесосам установлены. В терминологии действующего ГОСТ IEC 60335-2-2-2024 такое изделие называется автоматический пылесос с батарейным питанием — пылесос, работающий без контроля пользователем в пределах определённого периметра, запрограммированной или самоуправляемой области; он состоит из подвижной части и может иметь базовую станцию. Стандарт (приложения B и S) прямо требует от подвижной части:
Проверяется и динамика: скорость подвижной части измеряют, затем направляют её вниз по стеклянной поверхности с наклоном 10° к горизонтали — измеренная скорость не должна превышать первоначальную более чем на 10 %. Механическая прочность подвижной части проверяется равномерно распределённой нагрузкой 60 кг, приложенной сверху на 60 с: не должно возникнуть короткого замыкания и видимых повреждений. Подвижные части относят к классу II или III.
Требование к защите от падения — конструктивное и обязательное; способ его реализации стандарт не задаёт. Именно поэтому датчики обрыва существуют в любом роботе независимо от того, лидарная у него навигация или камерная: ни 2D-сканер, ни навигационная камера этой функции не выполняют.
А вот с методиками измерения характеристик картина иная. Методы измерения характеристик роботов сухой уборки для бытового применения установлены в IEC/ASTM 62885-7:2020 (с изменением 1:2022), заменившем IEC 62929:2014; документ описывает только методы измерения и прямо оговаривает, что не касается ни требований безопасности, ни минимальных требований к характеристикам. В первой редакции перечислены характеристики, которые обсуждались, но пока не включены: сбор пыли в углах и у кромок, возврат на базу, предотвращение падения, вторичный выброс пыли. Иными словами, нормированной методики сравнения навигации по «обходу препятствий» на сегодня нет — сравнения такого рода делаются по частным методикам.
Задача решается разными физическими принципами, и «лучше» зависит от условий. Лидар даёт метрическую карту, не зависит от освещения и не требует текстуры, но не видит ничего ниже плоскости сканирования и увеличивает высоту корпуса. Камера не требует выступающей башенки и способна классифицировать объекты, но зависит от света и текстуры, а монокулярная схема не даёт метрики без внешних данных.
Да. Лидар — активный датчик: он сам излучает зондирующий сигнал и измеряет отражение, поэтому внешний свет ему не нужен. Более того, стойкость к внешней засветке нормируется в паспорте (для рассмотренного dToF-модуля — 40 000 лк).
Для кругового обзора 360° плоскость сканирования не должна перекрываться корпусом, поэтому модуль выносят в выступающую башенку. Паспортная высота серийных модулей кругового обзора — от 41,3 мм у компактного dToF до 55 мм у триангуляционного.
Потому что 2D-сканер измеряет дальность в одной горизонтальной плоскости на высоте башенки, с малым углом раствора по вертикали. Провод лежит ниже этой плоскости и в данные сканера не попадает. Обнаружение таких объектов — задача отдельного контура: структурированного света, матричного dToF или камеры.
Триангуляционный измеряет смещение отражённого пятна на приёмной матрице; его разрешение по дальности растёт вместе с дальностью и потому нормируется в процентах — менее 1 % от измеряемой дальности, при этом на дистанциях до 1,5 м оно составляет менее 0,5 мм. dToF измеряет время пролёта импульса, его показатели почти не зависят от дальности и нормируются в миллиметрах: погрешность ± 30 мм, разрешение 15 мм. Взамен у dToF паспортная дальность жёстко привязана к коэффициенту отражения цели.
В сравнительном эксперименте на едином наборе данных лидарные системы дали RMSE абсолютной ошибки траектории 0,024 м, лучшая визуальная система — 0,163 м. Оценка визуальных систем велась относительно лидарной опорной траектории, поэтому цифры не абсолютны, но разрыв составляет порядок величины.
Изготовители модулей для бытовых роботов заявляют класс 1 и указывают маломощный ИК-лазер с импульсной модуляцией: для триангуляционного модуля паспортная длина волны 785 нм, пиковая мощность 3 мВт типовая и 5 мВт максимальная. Ссылка в документации даётся на 21 CFR 1040.10/1040.11 — американскую схему классификации. В Российской Федерации классификация лазерной аппаратуры установлена ГОСТ IEC 60825-1-2023: по определению аппаратура класса 1 не допускает доступа человека к излучению выше предела доступной эмиссии, установленного для класса 1. Класс конкретного изделия подтверждается по этому стандарту, а не переносится автоматически из декларации по другой схеме.
Однотонные стены дают мало особых точек. В сравнительных экспериментах часть монокулярных методов вообще не смогла отработать сценарий из-за нехватки признаков, а лучшая по точности визуальная система теряла трек вблизи монохромных стен.
Методы измерения характеристик роботов сухой уборки бытового назначения установлены в IEC/ASTM 62885-7:2020 с изменением 1:2022 (заменил IEC 62929:2014). Документ описывает только методы измерения и не устанавливает минимальных требований к характеристикам; ряд позиций — включая возврат на базу и предотвращение падения — в первой редакции не включён. Требования безопасности лежат в другом документе: ГОСТ IEC 60335-2-2-2024, который распространяется в том числе на автоматические пылесосы с батарейным питанием и их базовые станции.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.