:quality(75)/estore-v2/img/fptshop-logo.png){kind=logo}
:quality(75)/2023_4_15_638171726467646502_5.jpg)
:quality(75)/2022_10_26_638023709888158008_linh_xinh_dep_ac55deed16.jpg){kind=small}
Thuật toán SLAM là gì? Cách robot hút bụi tự lập bản đồ và định vị
Thuật toán SLAM là lý do nhiều mẫu robot hút bụi và robot hút bụi lau nhà đời mới dọn theo dải gọn gàng, biết phòng nào đã sạch và tự tìm đường về đế sạc. Hiểu SLAM vận hành ra sao, khác nhau thế nào giữa bản dùng laser và camera giúp bạn đọc đúng thông số điều hướng khi chọn robot.
Điểm chính về thuật toán SLAM
- • SLAM: Viết tắt của Simultaneous Localization and Mapping, cách robot vừa dựng bản đồ vừa tự xác định vị trí trên bản đồ đó mà không cần GPS.
- • Laser LDS: Cảm biến laser quét 360 độ trên thân robot, nguồn dữ liệu chính của SLAM laser, vẫn định vị được khi phòng tắt đèn.
- • LiDAR: Công nghệ đo khoảng cách bằng tia laser; LiDAR SLAM cho bản đồ chính xác hơn camera nhưng làm robot cao thêm vì có tháp quét.
- • vSLAM: SLAM dùng camera nhận diện điểm mốc như góc tường, mép cửa; chi phí thấp hơn laser nhưng kém ổn định khi thiếu sáng.
- • Loop closure: Bước robot nhận ra nơi đã đi qua để sửa sai số tích lũy, giúp bản đồ nhiều phòng không bị lệch hay chồng lớp.
Thuật toán SLAM là gì?
SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) là phương pháp giúp thiết bị tự hành vừa xây dựng bản đồ khu vực xung quanh vừa xác định vị trí của chính thiết bị trên bản đồ đó theo thời gian thực. Hai việc này phụ thuộc lẫn nhau: muốn định vị cần có bản đồ, còn muốn vẽ bản đồ đúng lại phải biết thiết bị đang đứng ở đâu, nên SLAM giải cả hai bài toán cùng lúc.
Trên robot hút bụi thông minh, SLAM cho phép máy lập bản đồ ngay trong lượt chạy đầu, chia phòng và dọn theo lộ trình có tính toán. Ngoài gia dụng, SLAM còn dùng cho xe tự hành, drone khảo sát, robot sắp xếp kho hàng và ứng dụng thực tế tăng cường (AR) trên điện thoại.
SLAM là một thuật toán hay cả một nhóm phương pháp?
SLAM là tên gọi chung của bài toán, không phải một thuật toán cụ thể. Mỗi hãng chọn cảm biến và cách tính khác nhau, nhưng đều xoay quanh hai trường phái chính:
Trường phái | Cách làm | Điểm mạnh | Hạn chế |
|---|---|---|---|
SLAM dạng bộ lọc (Kalman, Particle Filter) | Cập nhật liên tục ước lượng vị trí và bản đồ sau mỗi lần đo | Nhẹ, đáp ứng thời gian thực tốt | Sai số dễ tích lũy khi không gian rộng |
SLAM dạng đồ thị (graph-based) | Lưu chuỗi vị trí đã đi thành đồ thị rồi tối ưu lại toàn bộ | Bản đồ chính xác hơn, sửa được sai số khi quay lại chỗ cũ | Cần bộ xử lý mạnh hơn |
SLAM hoạt động như thế nào trên robot hút bụi?
Quy trình SLAM trên robot hút bụi diễn ra liên tục trong suốt lượt dọn, gồm các phần việc sau:
- Thu thập dữ liệu cảm biến: Robot lấy dữ liệu từ laser hoặc camera, kết hợp số vòng quay bánh xe (odometry) và con quay hồi chuyển để ước tính quãng đường đã đi và góc đã quay.
- Trích xuất điểm mốc: Thuật toán tìm các đặc điểm dễ nhận ra như góc tường, mép cửa, chân tủ để làm mốc định vị.
- Ước lượng vị trí: Từ điểm mốc và quãng đường đã đi, robot tính vị trí và hướng hiện tại trên bản đồ.
- Cập nhật bản đồ: Khu vực trống, tường và vật cản được ghi thành bản đồ lưới 2D, hiển thị trên ứng dụng.
- Sửa sai số bằng loop closure: Khi quay lại nơi đã đi qua, robot so khớp mốc cũ để hiệu chỉnh bản đồ, tránh lệch dần sau quãng đường dài.
Các loại SLAM phổ biến trên robot hút bụi
Tùy cảm biến được trang bị, robot hút bụi dùng một trong các biến thể SLAM dưới đây hoặc kết hợp nhiều loại:
Loại SLAM | Cảm biến chính | Ưu điểm | Lưu ý |
|---|---|---|---|
LiDAR SLAM | Tháp laser LDS hoặc LiDAR quét 360 độ | Bản đồ chính xác, hoạt động trong bóng tối | Tháp làm robot cao hơn, cần cảm biến phụ để né vật thấp |
vSLAM | Camera hướng lên trần hoặc phía trước | Chi phí thấp, thân máy gọn | Kém ổn định khi tối, cần chú ý quyền riêng tư |
SLAM 3D (RGB-D, ToF) | Camera kèm cảm biến độ sâu | Nhận biết hình khối vật cản trước mặt | Thường dùng kèm LiDAR trên robot cao cấp |
SLAM đa cảm biến kết hợp AI | LiDAR, camera, cảm biến 3D, IMU | Vừa lập bản đồ vừa nhận diện dây, tất, chất thải thú cưng | Giá cao hơn, cần cập nhật phần mềm |
Biến thể mới hơn là SLAM ngữ nghĩa (semantic SLAM), trong đó robot không chỉ biết đâu là vật cản mà còn nhận ra đó là giường, sofa hay bàn ăn. Nhờ vậy, ứng dụng có thể tự đặt tên phòng hoặc gợi ý chế độ dọn kỹ hơn quanh khu vực bàn ăn.
Vì sao robot hút bụi nên có SLAM?
Robot không có SLAM thường đi ngẫu nhiên, gặp vật cản thì đổi hướng, nên dễ lặp lại đoạn đã dọn và bỏ sót góc khác. Robot có SLAM mang lại các khác biệt sau:
- Phủ sàn đầy đủ hơn: Robot chia sàn thành dải song song và đánh dấu khu vực đã dọn, hạn chế bỏ sót.
- Tiết kiệm pin: Lộ trình ngắn, ít đi lặp giúp robot dọn được diện tích lớn hơn trong một lần sạc.
- Dọn tiếp đúng chỗ: Khi pin yếu, robot về sạc rồi quay lại đúng vị trí đang dọn dở thay vì bắt đầu lại.
- Tùy chỉnh trên ứng dụng: Bản đồ cho phép chia phòng, đặt vùng cấm, tường ảo và chọn phòng cần dọn.
Robot hút bụi lập bản đồ bằng SLAM qua những bước nào?
Với robot hỗ trợ SLAM, bạn có thể dựng và quản lý bản đồ trên ứng dụng theo các bước sau:
Bước 1: Dọn sàn gọn gàng, mở cửa các phòng cần lập bản đồ và bật đèn nếu robot dùng camera.
Bước 2: Đặt robot trên đế sạc, chọn tạo bản đồ trên ứng dụng để robot chạy một lượt quét toàn nhà.
Bước 3: Kiểm tra bản đồ vừa tạo, chia hoặc ghép phòng cho đúng thực tế và đặt tên từng phòng.
Bước 4: Thêm vùng cấm, tường ảo quanh khu vực dây điện, bát ăn thú cưng; nhà nhiều tầng thì lưu bản đồ riêng cho từng tầng nếu robot hỗ trợ.
Khi nào bản đồ SLAM dễ bị sai lệch?
SLAM giúp robot định vị tốt nhưng không miễn nhiễm với lỗi. Bản đồ có thể lệch hoặc robot "lạc" trong các trường hợp sau:
- Đồ đạc thay đổi nhiều: Dời sofa, tủ hay đổi bố cục phòng khiến điểm mốc cũ không còn khớp.
- Robot bị nhấc lên giữa chừng: Bế robot sang phòng khác khi đang chạy làm robot mất dấu vị trí.
- Bề mặt khó đo: Gương lớn, cửa kính trong và đồ nội thất màu đen bóng làm laser phản xạ sai.
- Ánh sáng yếu với vSLAM: Robot dùng camera khó nhận mốc khi phòng tối hoặc trần nhà trơn, ít chi tiết.
- Cảm biến bẩn hoặc hỏng: Bụi bám tháp laser, camera hoặc robot hút bụi bị lỗi LDS khiến dữ liệu đầu vào sai.
Khi bản đồ lệch, bạn có thể lau cảm biến, khởi động lại robot và cho chạy lại lượt quét; nếu bố cục nhà đã đổi nhiều, xóa bản đồ cũ và tạo mới sẽ cho kết quả gọn hơn.
Một số robot hút bụi ứng dụng SLAM hiện nay
Ở thời điểm hiện tại, robot hút bụi có SLAM trải từ tầm trung đến cao cấp, khác nhau chủ yếu ở bộ cảm biến đi kèm:
- Roborock Q7 Pro Max: Dùng LiDAR PreciSense quét 360 độ để lập bản đồ, phù hợp căn hộ nhiều phòng ở tầm giá trung bình.
- Xiaomi Vacuum 5 Pro EU: Kết hợp camera RGB, hai camera hồng ngoại, laser và radar DToF để vừa định vị vừa nhận diện vật cản.
- Ecovacs T80 Max Omni: Dùng LiDAR dToF kết hợp cảm biến 3D TrueDetect để lập bản đồ chi tiết và né đồ vật trên sàn.
- DJI ROMO P: Ghép LiDAR với camera góc rộng và thuật toán AI để nhận diện môi trường, xây dựng bản đồ.
Nếu đang cân nhắc giữa các mẫu, bạn có thể so cảm biến điều hướng, lực hút và loại trạm của các dòng máy hút bụi và robot tại FPT Shop để chọn mẫu hợp với bố cục nhà.
Câu hỏi thường gặp về thuật toán SLAM
Robot hút bụi không có SLAM có dùng được không?
Có. Robot đi ngẫu nhiên vẫn hút bụi được trong phòng nhỏ, nhưng dễ bỏ sót, đi lặp và không có bản đồ để chia phòng hay đặt vùng cấm.
SLAM trên robot có cần kết nối Internet không?
Không. Thuật toán SLAM chạy trên bộ xử lý của robot nên robot vẫn lập bản đồ và định vị khi mất mạng. Internet chỉ cần để đồng bộ bản đồ lên ứng dụng và điều khiển từ xa.
Dời đồ đạc có phải lập lại bản đồ không?
Không cần nếu chỉ dời vài món nhỏ, robot sẽ tự cập nhật sau vài lượt chạy. Khi đổi bố cục lớn như chuyển tường ngăn, dời tủ to, nên tạo bản đồ mới để chia phòng chính xác.
LiDAR SLAM hay vSLAM tốt hơn?
Mỗi loại có điểm mạnh riêng. LiDAR SLAM cho bản đồ chính xác và ổn định trong bóng tối, còn vSLAM giúp thân máy gọn, chi phí thấp; robot cao cấp hiện nay thường kết hợp cả hai để vừa định vị vừa nhận diện vật cản.
Tạm kết
SLAM biến robot hút bụi từ thiết bị đi ngẫu nhiên thành máy dọn có bản đồ, biết vị trí hiện tại và còn phòng nào chưa sạch. Trước khi chọn robot, hãy xem robot dùng laser, camera hay kết hợp, nhà có nhiều gương kính hoặc phòng tối không, và bạn có cần chia phòng, đặt vùng cấm trên ứng dụng hay không.
Xem thêm:
