Вот наш обзор роботизированной вакуумной навигации. Узнайте все о системах, которые приводят в движение эти удивительные машины, в нашей просветительской статье!
Когда роботы-пылесосы впервые вышли на мировую арену, технология, используемая для их приведения в движение, была в высшей степени примитивной. Они были не очень умны, бессистемно переходя из одного конца дома в другой, неуклюже натыкаясь на стены и любые предметы, которые стояли на их пути. В большинстве случаев это означало, что часть пола оставалась неубранной. Эти ранние модели часто попадали в ловушку на толстых коврах и были известны тем, что падали с лестницы, потому что у них не было датчиков обрыва.
Удивительно, как они сделали уборку!
В наши дни роботы-пылесосы — это ошеломляющие технологические чудеса с наворотами, которые всего несколько лет назад звучали бы как что-то из сумасшедшего научно-фантастического романа. Одной из областей, в которой роботы-роботы добились наиболее значительных успехов, является навигация. Передовые технологии, такие как LiDAR и SLAM, помогают эффективно направлять пылесос по вашему дому, чтобы он мог высосать всю въевшуюся грязь с ваших полов, экономя при этом массу времени и труда.
Истоки роботизированной вакуумной навигации
Robovacs был разработан на основе исследований Родни Брукса , робототехника из Массачусетского технологического института и одного из основателей iRobot, создателей Roomba. Ему до смерти надоело обучать компьютеры игре в шахматы, и он хотел сосредоточиться на чем-то гораздо более фундаментальном: на природе интеллекта.
Он изучает насекомых, таких как комары и муравьи, потому что ему интересно, как что-то такое крошечное может так многого добиться. Брукс сидел в тропической жаре Таиланда, глядя на жужжащих вокруг его головы жуков своими маленькими мозгами. Он был очарован их способностью выполнять такие задачи, как охота и спаривание, которые были бы чрезвычайно сложными для компьютера.
Насекомые не бесконечно оценивают ситуацию, рассматривают все возможные варианты, а затем тщательно планируют свои движения. Вместо этого их крохотный мозг питается от циклов обратной связи, отточенных до бритвенно-острой формы за миллионы лет.
Сенсорный ввод из окружающей среды заставляет их реагировать заранее запрограммированным образом. Это было прозрение, которое побудило Брукса отказаться от программирования роботов со сложной математикой и начать писать программное обеспечение с простыми правилами.
Брукс понял, что, хотя у одного жука не так много умственных способностей, он может следовать набору инструкций, которые позволяют ему искать пищу, искать других насекомых и находить дорогу обратно на базу.
В конце концов, он использовал это понимание, создав первые на планете роботы-пылесосы. Он сделал это, придумав несколько основных правил, которым должна следовать машина при уборке дома, которые Брукс назвал «поведением».
Например, прямолинейное поведение говорит боту продолжать двигаться по прямой, пока он не наткнется на что-нибудь. Поведение отскока говорит ему, что он должен остановиться, отвернуться от стены и двигаться по прямой линии, когда столкнется с чем-то.
Спиральное поведение заставляет его двигаться наружу, очищая пол постоянно расширяющимися кругами. Подобный набор действий определяет, что должен делать Bot, когда он застревает. Эти поведения включают вращение и резервное копирование, чтобы он мог освободиться.
Сопоставление датчиков
Роботизированная вакуумная навигация основана на датчиках, которые направляют робота по дому и помогают ему избегать препятствий. Самые простые роботы-пылесосы на 100% зависят от их уборки. Однако продвинутые роботы используют более продвинутые технологии в дополнение к датчикам.
Датчики колес
Датчики колес подсчитывают количество оборотов колес вакуумного робота. Таким образом, он может определить, какое расстояние он преодолел и сколько еще ему нужно пройти.
Когда-то практически каждый робот-пылесос на рынке использовал эту технологию. В настоящее время он быстро уходит на свалку истории, и в наши дни датчики колес есть только у недорогих моделей.
Это потому, что, хотя эти типы датчиков эффективны, они могут быть более эффективными. Робот-уборщик должен сделать несколько проходов, чтобы обеспечить полное покрытие с помощью этого метода, что обычно означает более длительное время уборки и неравномерную уборку.
Датчики обрыва
Датчики обрыва предотвращают падение вашего робота-пылесоса вниз по лестнице. Наличие одного из них в вашем вакуумном дроиде сводит к минимуму вероятность того, что он справится с более крутым падением, чем он может выдержать, тем самым предотвращая дорогостоящие повреждения.
Датчики обрыва измеряют пространство между основанием робота и полом, отражая инфракрасный свет от земли. Внезапное увеличение расстояния сообщает боту, что он находится в опасной близости от края лестницы или другого крутого обрыва. Таким образом, он может отступить, чтобы избежать трагической аварии.
Настенные датчики
Настенные датчики помогают дроиду-пылесосу обнаруживать стены с помощью инфракрасного света. Таким образом, он может чистить по краям, где стена соприкасается с полом, не натыкаясь на стену и не царапая ее. Это не только повышает эффективность очистки, но и предотвращает повреждение устройства и вашего дома.
Датчики препятствий
Для робота-пылесоса полы вашего дома — это минное поле препятствий, которые угрожают сорвать его с его миссии по уборке вашего дома. Эти мины-ловушки включают кушетки, детские игрушки и журнальные столики.
К счастью, в настоящее время большинство роботов-пылесосов оснащены датчиками препятствий в виде амортизирующих бамперов, которые позволяют устройству избегать препятствий. Бампер, сталкивающийся с объектом, активирует датчик, информирующий бота, что ему нужно найти менее опасный путь очистки.
Ковровые датчики
Некоторые роботы-пылесосы оснащены датчиками для ковров, которые помогают им отличить твердый пол от ковра. Устройства, которые моют в дополнение к уборке пылесосом, используют эту информацию, чтобы избежать намокания ковров влажной шваброй, предназначенной для кафельного пола или линолеума. Модели, которые только пылесосят, полагаются на эти датчики для усиления всасывания при движении по коврам, чтобы обеспечить достаточную мощность устройства для всасывания грязи, шерсти домашних животных и другого мусора.
Датчики загрязнения
Датчики загрязнения позволяют роботу-пылесосу определять, когда пол грязнее, чем обычно. Таким образом, он может повысить мощность, чтобы обеспечить тщательную очистку помещения. Дроид-пылесос продолжает работать до тех пор, пока датчики не покажут, что количество частиц грязи значительно уменьшилось.
Типы навигации
Отображение камеры
У некоторых вакуумных дроидов есть камеры, которые тщательно сканируют комнаты в вашем доме. Они используют эти данные для создания карт, которые вы можете хранить в своем смартфоне, чтобы точно настроить действия вашего дроида-уборщика, чтобы он работал с большей точностью.
Гироскопы
Гироскоп — это устройство, которое использует быстро вращающееся колесо или луч света , чтобы определить, отклоняется ли объект от желаемой ориентации. Эти механизмы часто встречаются в компасе и других навигационных приборах на кораблях и самолетах, а также в других вещах, которыми необходимо управлять, таких как торпеды, космические корабли, баллистические ракеты и орбитальные спутники. В последние годы гироскопы были включены в роботы-пылесосы.
Lidar
LiDAR (также известный как «Light Detection and Ranging») является наиболее технологически продвинутым из всех методов роботизированной вакуумной навигации. Он использует лазеры для излучения световых импульсов и определения того, сколько времени им требуется, чтобы отразиться от объектов. Это позволяет роботу-пылесосу измерять расстояние до ориентиров в комнате, чтобы он мог создавать подробные карты пространства.
Возможность нанести на карту пространство делает вашего робота-пылесоса более продуктивным. Дроид-уборщик с планом этажа в своем электронном мозгу может проложить лучший маршрут через ваш дом, поэтому он не тратит впустую время и энергию.
С картой ваш дроид-уборщик движется по прямой линии, а не подпрыгивает повсюду. Это позволяет устройству узнать, где оно было и куда ему еще нужно отправиться, и узнать, где именно находится база, чтобы оно могло вернуться и перезарядиться.
Slam
SLAM — это сокращение от «Одновременная локализация и сопоставление». Эта технология фиксирует более 230 400 точек данных в секунду с использованием оптических датчиков.
Это позволяет вакуумному роботу создавать подробную карту своего окружения, одновременно определяя свое местоположение в пространстве. В то время как LiDAR использует батарею лазеров для картирования дома, SLAM использует одну камеру для сбора точек данных и создания карты.
Как выбрать правильную навигацию для вашего робота-пылесоса
- Стоимость . Первое, что вам нужно решить при выяснении того, какой тип навигации robovac вам нужен, это сколько вы готовы потратить. Если стоимость не имеет значения, выберите модель, сочетающую LiDAR и SLAM. Таким образом, вы гарантируете, что ваш дроид создаст наиболее точные карты уборки, что значительно повысит производительность. Хотя робот-пылесос может быть дороже, если у него есть LiDAR и SLAM, он будет намного эффективнее, чем дроид, у которого нет этой технологии. Это означает, что работа по уборке, на которую у бота с технологически сложной навигацией уходит два часа, может занять у дроида с более примитивной навигацией пять часов. Однако, если у вас есть бюджетные ограничения, вам, возможно, придется пойти на некоторые компромиссы, например, выбрать модель с отличным всасыванием, но менее точной навигацией.
- Сложность дома . Чем сложнее планировка вашего дома, тем важнее для вас выбрать модель с превосходными навигационными способностями. Это потому, что Bot с плохой навигацией может постоянно пропускать место в конце длинного коридора или испытывать трудности с маневрированием в сложном лабиринте комнат вашего дома. С другой стороны, если ваш макет относительно прост, может быть, лучше потратить деньги на бота с технологически продвинутой навигацией.
- Как быстро вам нужно выполнить работу . Если у вас будет достаточно времени, почти любой робот-пылесос с адекватным уровнем всасывания в конечном итоге очистит ваш дом. Это потому, что даже если навигация не на должном уровне, она в конечном итоге будет везде и все очищать с возможностью сделать достаточно проходов. Однако технологически несовершенным ботам может потребоваться много времени, чтобы очистить ваш дом. Если ваше жилище не становится слишком грязным, и вы не возражаете против запуска своего бота, пока вы на работе, вы можете обнаружить, что робот с менее мощными навигационными способностями неплохо справляется с поддержанием чистоты в вашем доме.
Последние мысли
В настоящее время самые технологически сложные роботы-пылесосы обладают первоклассными навигационными способностями. Это позволяет устройству ловко маневрировать по вашему дому, жадно поглощая всю грязь и мусор, с которыми он сталкивается.
Для многих людей дополнительные затраты на такие передовые функции того стоят. Если вы хотите самостоятельно изучить навигационные возможности роботов-вакуумов, ознакомьтесь с выбором редакции — лучшие роботы-пылесосы 2023 года .
Советы и рекомендации по роботам
