Технологии Робопылесос-Робопылесос

Published on Декабрь 4th, 2013 | by Павел Брызгалов

0

Как работают робопылесосы?

Робопылесосы стали одними из первых персональных роботов, которые появились в домах у людей. Эти устройства предназначены для автономной уборки дома. Они выглядят, как диски диаметром от 28 до 35 см и высотой до 13 см.

Роботы-пылесосы начали появляться в начале 2000-х годов. Пионером в этой области была компания iRobot. На создание их вдохновили маленькие прямоугольные роботы-коробки, курсирующие по «Звезде смерти» из «Звездных войн ».

Робопылесос-дройд

После нескольких лет разработки ими был создан первый робопылесос Roomba. Сегодня производством робопылесосов занимается множество компаний: iRobot, LG, Philips и большое количество более мелких производителей.

Основная идея современных робопылесосов заключается в том, что человеку надо только включить его и изредка выбрасывать мусор. Чтобы обеспечить автономную работу, создателям робопылесосов пришлось решить множество задач.

Первая из них заключалась в подзарядке робота. Для ее решения были созданы специальные «базы».

Робопылесос-База

Эти «базы» воспринимаются роботом, как точка начала координат при построении карты помещения. Чтобы построить такую карту робот оснащен множеством датчиков.

Расстояние измеряется благодаря датчикам расположенным на двигателях, которые вращают колеса робота.

Инфракрасные (ИК) и\или ультразвуковые датчики сообщают роботу о стенах, шкафах, кроватях и других препятствиях перед роботом. Обычно этих датчиков три, и они находятся в передней части робота. Один из них расположен прямо по направлению движения, а два других примерно 45° от него.

Робопылесос-датчики

Если эти датчики не замечают какое-либо препятствие, например, ножку стула, и робот в него врезается, то срабатывает датчик касания, соединенный с большим бампером в передней части робота.

Также обычно есть датчик на дне корпуса для предотвращения падения с уступов и лестниц.

Карта, созданная таким образом, не идеальна и постоянно обновляется в процессе роботы. Например, если у робота заканчивается энергия, и ему нужна подзарядка, то он едет на «базу» по кратчайшему пути на карте. Но, так как датчики, определяющие расстояния перемещения, имеют ошибку, при подъезде к «базе» он может ошибиться и встать не там, где нужно. Поэтому в тот момент, когда он приближается к «базе», она начинает направлять его в нужную сторону.

На «базе» установлены два штырька-контакта. Они совпадают с пазами для зарядки на днище робота. Современные робопылесосы помимо подзарядки на базе научились еще и опустошать контейнер для мусора.

Но все эти датчики бесполезны без управляющей программы. Программа позволяет роботу двигаться по различным траекториям, в зависимости от выбранного режима.

Робопылесос-траектория

Например, робот может двигаться только вдоль «стен» помещения, при этом «стенами» могут выступать кровати и шкафы. Это движение осуществляется по ИК датчикам. Когда робот находится рядом со стеной, он продолжает движение до тех пор пока либо сигнал с бокового датчика не прекратится, либо не появится сигнал с датчика, расположенного по направлению движения. Существуют и другие программы движения.

Робопылесос-траектория2

Современные робопылесосы могут оценивать расстояния до объектов и увеличивать или уменьшать скорость в зависимости от близости «стен».
Для оптимизации работы робопылесосов были придуманы специальные виртуальные стены. Суть в том, что человек проставляет по комнате несколько специальных устройств, которые излучают ИК луч. Когда робот натыкается на него, он думает, что наткнулся на стену, и поворачивает. Эти стены могут включатся и выключатся в зависимости от программы, заложенной в них, и даже помогать роботу в позиционировании во время его работы. Это необходимо, чтобы робот не начинал чистить одну и туже комнату каждый раз после подзарядки, и у него не оставалось времени на остальные.

Все современные модели робопылесосов можно запрограммировать на начало работы только в определенное время, что бы он не мешался под ногами когда хозяева дома.

Но все это бесполезно, если робот не может делать то, для чего он был сделан, а именно убираться. В процессе уборки задействован один или несколько валиков. Эти валики направляют пыль в отверстие, засасывающее и направляющее ее в пылесборник, так что тут все как и в обычных пылесосах за исключением одного отличия. Робопылесосы также оборудованы специальными счетами по бокам для отчистки углов.

Возможно, в будущем появятся роботы, способные выполнять полную уборку помещений. Они научатся спускаться по лестницам. У них будет выдвижная вакуумная трубка для обработки самых труднодоступных мест и многое другое.

Если материал понравился, то, пожалуйста, поделитесь им с друзьями:

Tags: ,


About the Author

Павел Брызгалов

Редактор раздела технологии. Окончил магистратуру МГТУ "СТАНКИН" на кафедре "Робототехника и мехатроника".



Back to Top ↑