Capteurs, navigation et cartographie

Capteurs

Quel que soit son mode de déplacement, un aspirateur robot utilise plusieurs types de capteurs pour pouvoir se déplacer de manière optimale et sécurisée. Le robot doit en effet être capable de détecter les obstacles (murs, objets, meubles...) et dangers (escaliers) d'une maison ou d'un appartement pour pouvoir les éviter ou les contourner.

Plusieurs technologies coexistent (infrarouge, ultrasons, optique, laser, gyroscope, etc.) et peuvent être utilisées différemment selon les marques et les modèles. La liste ci-dessous regroupe les principales catégories de capteurs que vous pourrez trouver sur un robot aspirateur laveur.

Capteurs de vide

Ils sont le plus souvent infrarouges et servent en priorité à détecter les escaliers pour éviter à l'aspirateur de tomber. Il existe aussi des capteurs de dénivelé (détection des pentes).

Capteurs de surface

Généralement à ultrasons, ils permettent d'adapter le mode de nettoyage au type de revêtement, sols durs (parquet, carrelage, lino, etc.) ou tapis/moquette et éventuellement relever la ou les serpillères (pour les robots laveurs).

Capteurs de saleté

Ils servent principalement à optimiser les cycles de nettoyage. Le robot pourra ainsi s'attarder (ou utiliser un programme intensif) sur les zones les plus sales tout en passant plus rapidement sur les autres.

Capteurs d'obstacles

Ils détectent les murs, meubles ou objets. Il en existe de différents types : laser, infrarouges, optique 3d (lumière structurée), caméra, etc. Ils permettent au robot d'adapter con comportement à son environnement, en changeant sa trajectoire par exemple ou en activant les brosses latérales (si la trajectoire longe un mur).

Capteurs laser "cartographiques"

De type LIDAR (LIght Detection And Ranging) / LDS (Laser Distance Sensor), ils permettent, grâce à un balayage à 360°, de percevoir précisément leur environnement et de réaliser une cartographie du logement.

D'autres types de capteurs sont utilisés pour faciliter l'utilisation au quotidien :

• Capteur IMU (Unité de Mesure Inertielle), il s'agit d'un gyroscope couplé à un accéléromètre. Il sert à mesurer le mouvement du robot.
• Capteur de pression de l'air, pour détecter une éventuelle obstruction du conduit d'aspiration (et le signaler à l'utilisateur).
• Capteur de station de chargement, pour guider le robot vers son socle de recharge.
• Capteur de présence, pour le réservoir par exemple.
• etc.

Intelligence artificielle

Les modèles les plus perfectionnés font appel à l'intelligence artificielle, notamment pour mieux identifier les différents types d'objets (câbles, chaussures, déjections, etc.) et réagir plus efficacement.

Reconnaissance d'objet (Roborock)

Navigation

L'efficacité d'un robot aspirateur est en grande partie due à la façon dont il va se déplacer dans les zones à aspirer. L'objectif est de calculer une trajectoire optimale de façon à nettoyer un maximum de surface en un minimum de déplacement.

L'efficacité de l'algorithme de déplacement est très variable selon les modèles. Les robots les plus basiques se déplacent aléatoirement tandis que les plus perfectionnés cartographient leur environnement pour une navigation optimale.

Navigation aléatoire

Déplacement aléatoire

C'est un mode de navigation que l'on retrouve généralement sur des modèles entrée de gamme. Le robot change simplement de direction à chaque fois qu'il rencontre un obstacle (mur, meuble, escalier, etc.).

Navigation intelligente

Déplacement intelligent

La majorité des robots (milieu et haut de gamme tout du moins) sont aujourd'hui capables d'optimiser leur trajet, en évitant notamment de passer plusieurs fois au même endroit. Si disponible, la cartographie est un atout majeur pour une navigation optimisée.

Franchissement de seuil

Pour éviter de rester bloqué sur une barre de seuil un peu haute ou un petit dénivelé, la plupart des robots aspirateurs sont conçus pour pouvoir franchir les petits obstacles (jusqu'à généralement 2 cm).

Cartographie

Autrefois réservée aux appareils les plus onéreux, la cartographie s'est depuis largement démocratisée. Le principe est simple, l'aspirateur va "scanner" les différentes pièces du logement pour créer un plan virtuel des zones à nettoyer. Cette carte sera ensuite accessible à l'utilisateur via une application mobile.

Les avantages sont nombreux, tant pour l'ergonomie que pour l'efficacité :

Appli Roborock

• Navigation plus intelligente
  Avec notamment un calcul plus précis des trajectoires pour un nettoyage plus rapide (optimisation des déplacements).
• Position en temps réel
  L'utilisateur pourra savoir en permanence où se trouve le robot sur le plan (et visualiser le trajet effectué par l'appareil).
• Paramétrage facilité
  Il est très simple, via la carte, de choisir les zones et pièces à laver et/ou aspirer ou à éviter. Vous pourrez également tracer des murs virtuels ou des zones interdites.

Parmi les robots avec fonction de cartographie, tous ne proposent pas nécessairement les mêmes fonctionnalités. Lors de votre achat, pensez à vérifier les spécifications de l'appareil. Parmi les fonctions courantes, vous pourrez par exemple trouver :

• Reconnaissance automatique des pièces (via l'intelligence artificielle) : le robot indiquera sur le plan le nom des pièces du logement : cuisine, salon, chambre, etc.
• Multi-étages, le robot créera une carte différente par étage (indispensable pour les maisons à plusieurs niveaux).
• Indication des surfaces, grâce à laquelle vous pourrez en particulier visualiser l'emplacement des tapis et moquettes du salon.
• Cartographie 3D, une intervention de l'utilisateur est généralement nécessaire (scan 3D des pièces via l'application mobile).

Comment sont cartographiées les pièces ?

Il existe plusieurs systèmes/capteurs de cartographie mais le plus utilisé est aujourd'hui le télémètre laser type Lidar.

Capteur laser (Roborock)

Le fonctionnement est similaire à celui d'un radar mais avec la lumière. Ce type de capteur laser est habituellement situé sur le dessus du robot et effectue une rotation continue pour scanner son environnement. L'appareil pourra ensuite créer une carte virtuelle des pièces à nettoyer.

Aspirateur avec Lidar (Roborock)

Vous remarquerez qu'il existe plusieurs variantes et appellations de cette technologie laser, notamment : LIDAR (LIght Detection And Ranging), LDS (Laser Distance Sensor), TrueMapping (Ecovacs), etc.

Il existe d'autres procédés de cartographie, optique notamment, comme le vSLAM (Visual Simultaneous Localization And Mapping). C'est cependant le laser, très performant, qui tend à s'imposer chez la majorité des fabricants.

Murs virtuels

Ils permettent de délimiter des zones auxquelles le robot aspirateur/laveur ne doit pas accéder. La mise place des murs virtuels (ou zones d'exclusion) dépendra du type du robot (avec ou sans cartographie).

• Robots sans cartographie
  Les murs virtuels sont généralement des boîtiers à poser. Ils fonctionnent soit en mode "barrière" (ligne invisible infranchissable par le robot, par exemple devant un seuil de porte) soit en mode "halo" (zone circulaire à ne pas aspirer, par exemple autour de la gamelle du chien). Certains modèles utilisent à la place des bandes magnétiques repositionnables.
  

  Mur virtuel iRobot "barrière"

  

  Mur virtuel iRobot "halo"
• Robots avec cartographie
  Le principe est globalement identique mais les possibilités sont décuplées. Des murs virtuels pourront en effet être tracés directement sur le plan via l'application mobile, à tous les endroits possibles. Les applications permettent souvent également de créer des zones d'exclusion (no-go zone) sur mesure.
  

  Murs virtuels

Les zones d'exclusion sont un moyen ultra-simple de définir les endroits à éviter. Pour les robots aspirateurs laveurs, il est aussi parfois possible d'indiquer des zones sans lavages (no-mop zones), sur lesquels le robot ne fera qu'aspirer (tapis/moquettes notamment).

Zones spécifiques (Roborock)

Pour les modèles les plus avancés, l'intelligence artificielle peut définir automatiquement différents types de zones et surfaces et proposer à l'utilisateur, par exemple, de stopper la fonction nettoyage sur les tapis et moquettes.