гироскоп что это такое в пылесосе
7 интересных роботов-пылесосов с гироскопом в 2021 году. Подборка моделей для небольших квартир
Модели с гироскопической навигацией представляют самый доступный класс роботов-пылесосов, планирующих маршрут уборки. Они делят помещение на небольшие участки, каждый из которых проходят по периметру и зигзагами, поэтому, в отличие от роботов без гироскопа, обязательно проходят по каждому доступному участку и не оставляют пропусков. В этом рейтинге я собрал 7 лучших роботов с гироскопом. Они различаются стоимостью (от 10 до 20 тыс. руб.), дизайном (аскетичные и претенциозные), типом влажной уборки (отдельный резервуар и гибридный пылесборник) и другими параметрами, но каждый из них однозначно сможет навести порядок в небольшой квартире.
Roborock E4
За навигацию у Roborock E4 отвечает тандем гироскопа и оптического датчика-дальномера, поэтому точность составления карты и качество построения маршрута у него гораздо выше, чем у аналогов. Несмотря на бюджетную категорию, этот пылесос собирают на том же заводе, что и премиальные модели производителя. Поэтому Roborock E4 укомплектован такой же пятилучевой щеткой из силикона, таким же аккумулятором на 5200 мАч и двигателем на 2000 Па, что и более дорогой Roborock S5 Max. В процессе сухой уборки Roborock E4 очищает ковры от волос и шерсти, собирает крупу и песок с линолеума, а если установить под днище швабру с бачком, он сможет ещё и протереть пол салфеткой. Для управления пылесосом используется фирменное приложение, где можно менять силу всасывания, просматривать составленную карту и планировать уборку по дням недели.
Muben Smart Bot
Изысканный Smart Bot от немецкого бренда Muben не пытается впечатлить броским дизайном, а делает ставку на комплектацию и качество уборки. В коробке пользователь найдет силиконовый валик, который можно поставить на место турбощетки и таким образом избавиться от проблемы с наматыванием волос (если в квартире ковры и лохматая собака, лучше оставить турбощетку). Силы всасывания в 2600 Па достаточно для втягивания в пылесборник камешков и металлических гаек. Торцевых щеток у Smart Bot две, поэтому ширина обрабатываемой полосы соответствует диаметру корпуса. Пылесос работает в трех режимах (автомат, по периметру и точечная уборка) и при необходимости вытирает полы в одном цикле с сухой уборкой. Для этого у него в пылесборнике имеется резервуар для жидкости объемом 200 мл. Аккумулятор с зарядом в 2600 мАч обеспечивает автономность порядка 90 минут.
Kyvol Cybovac E31
Одна из самых сбалансированных моделей с гироскопом. Kyvol Cybovac E31 выглядит стильно и неброско. Компактный корпус высотой 72 мм приспособлен для сбора пыли в труднодоступных местах (например, под шкафом и под батареей), а колеса-вездеходы легко перемещают пылесос по коврам со средним ворсом. Cybovac E31 отмечает каждый проезд на карте, поэтому перемещается по квартире рационально и предсказуемо. Ограничить зону уборки можно при помощи магнитной ленты (поставляется в комплекте). При заезде на ковры сила всасывания автоматически повышается до 2200 Па. Это позволяет роботизированному помощнику собирать застрявшие в ворсе крошки и волосы. Влажная уборка выполняется с отдельного запуска. Благодаря «умной» системе смачивания даже с небольшим запасом воды (300 мл) Cybovac E31 ухитряется вымыть всю квартиру. Интенсивность смачивания можно варьировать в зависимости от покрытия.
Как работают сенсоры роботов-пылесосов
Содержание
Содержание
Наблюдение за работой робота-пылесоса — довольно медитативное и умиротворяющее занятие. Но время от времени у пытливых умов появляется вопрос: «Как роботу удается ориентироваться в пространстве и преодолевать возникающие на его пути препятствия?» Давайте разбираться!
Несмотря на огромное количество мифов о работе робота-пылесоса, этот девайс по праву занимает свое место в наших домах, а все благодаря той легкости и скорости, с которой он выполняет уборку. Его эффективность во многом зависит от количества и типа электронных сенсоров, установленных на борту. В зависимости от модели, робот-пылесос использует от 6 до 15 датчиков, включенных в различные системы.
Назначение датчиков — построение карты объекта, ориентирование в пространстве и обеспечение безопасности девайса. Данные, получаемые с сенсоров, обрабатывает управляющая программа. Ориентируясь на полученные значения параметров, применяются те или иные сценарии, непосредственно влияющие на действия робота-уборщика.
Только слаженная работа всех систем обеспечивает работу пылесоса.
Система позиционирования
Основная система любого робота-пылесоса, отвечающая за построение карты убираемой территории и определение точного местоположения электронного уборщика внутри помещения.
В основе работы системы лежит метод SLAM (Simultaneous Localization And Mapping), основная идея которого — построение ситуационной карты и локализация объекта в пространстве. Это происходит следующим образом. Сканер, установленный на объекте, проверяет пространство вокруг и по отклику своих датчиков составляет карту местности.
В сегмент бытовой техники изобретение пришло из области освоения космоса и близлежащих планет: одними из первых такие радары (точнее, лидары) получили луноходы и марсоходы.
В роботах-пылесосах построение карты необходимо для определения оптимального алгоритма уборки. После составления карты управляющая программа разрабатывает и отдает на исполнение оптимальный маршрут передвижения робота. Мобильный пылесос должен заглянуть даже в самый отдаленный уголок!
В современных роботах-пылесосах построение карты окружающего пространства производят одним из двух типов датчиков.
Лазерное сканирование пространства
Сканирование пространства происходит с помощью лидара (или, как его еще называют, LDS-датчика) — прибора, применяемого для точных измерений в газообразной среде. Распознать LDS-датчик достаточно просто: он представляет собой небольшой выступ в форме шайбы, расположенный на верхней плоскости девайса. Датчик содержит источник и приемник лазерного или светового луча (в маломощных девайсах применяют светодиоды, излучающие потоки света в инфракрасном диапазоне). Для обеспечения кругового обзора LDS-сенсор вращается вокруг своей оси с довольно высокой частотой.
Испускаемый световой луч, встречаясь с препятствиями на своем пути (стены, крупная мебель и т. д.), отражается от них и улавливается приемником лидара. Расстояние до препятствия вычисляется по временной задержке между генерацией и приемом лазерного луча. В большинстве моделей роботов-пылесосов частота вращения датчика, как правило, составляет 5 об/сек, чего вполне достаточно для построения карты и довольно точного вычисления положения пылесоса в помещении.
Работающие по такому же принципу датчики можно встретить и на прототипах беспилотных автомобилей.
LDS-датчик позволяет достаточно точно определять расстояние до стен, крупных предметов и других препятствий. Как правило, в роботах-пылесосах применяются датчики, позволяющие уверенно сканировать пространство на расстоянии до 6 метров.
Основным недостатком такой конструкции является то, что датчик выступает над уровнем верхней плоскости, и добавляет к высоте робота-пылесоса несколько сантиметров. В некоторых случаях это может быть критично, поскольку пылесос просто физически не сможет заехать под низко расположенную полку или пространство под кроватью или шкафом.
Визуальная система навигации
Другим способом навигации является так называемая безлидарная система, основанная на широкоугольной камере.
Вот только камера применяется особая, позволяющая создавать объемные снимки пространства. Иначе такие камеры называют «камерами глубины» или ToF-камерами (Time of Flight, что в буквальном переводе означает «время полета»).
ToF-камеры — новое веяние в сфере мобильных гаджетов. Ими оснащены многие флагманские смартфоны. С помощью такой камеры легко и довольно недорого реализуется механизм распознавания по лицу, обмануть его фотографией человека невозможно.
ToF-камера представляет собой источник света, излучающий в инфракрасном спектре, и светочувствительную матрицу, улавливающую интенсивность отраженного света. Их принцип действия схож с лазерным определением расстояния. Камера рассчитывает время с момента испускания пучка света до момента его фиксации на светочувствительной матрице, вычисляет расстояние до объекта в соответствии с временной задержкой и составляет объемную карту помещения.
Преимуществ у такого метода несколько. Во-первых, уровень освещения не играет определяющей роли. Даже в полумраке сенсору по силам «отрисовать» границы убираемого пространства. Во-вторых, камеру встраивают вровень с верхней поверхностью робота, что позволяет сделать его более компактным, и, следовательно, открыть ему дорогу в труднодоступные места.
Система ориентирования в пространстве
Задача системы ориентирования — минимизация столкновений с препятствиями, возникающими на пути робота-пылесоса.
В отличие от системы позиционирования, сканирующей пространство вокруг пылесоса на несколько метров, датчики ориентирования способны выявить препятствие в пределах одного метра. Как правило, для выявления преград используют датчики двух типов: ультразвуковые и инфракрасные.
Принцип их действия схож. В обеих конструкциях имеются передатчик и приемник сигнала. В качестве самого сигнала используют либо звуковые волны, неслышимые человеческому уху (частотой свыше 20 кГц), или световые лучи инфракрасного диапазона.
При обнаружении препятствий, управляющая программа вносит корректировку в траекторию движения робота-пылесоса и уводит его в сторону.
Ведущую роль в системе играет ультразвуковой датчик. Он располагается в передней части устройства.
Инфракрасные сенсоры располагают на боковых поверхностях робота по его периметру. Они дополняют основной датчик, обеспечивая пылесосу возможность кругового отслеживания препятствий.
Боковые датчики выполняют еще одну функцию. Они обеспечивают движение робота вдоль стены, когда нужно убрать по периметру помещения. Как правило, сенсоры позволяют выдерживать интервал от стены на уровне 10-15 мм. Этого вполне достаточно для уборки мусора подвижными щетками робота-пылесоса.
В случае, когда препятствие не попало в зону действия ни одного из перечисленных датчиков и столкновение с поверхностью все же произошло, в работу вступает третья группа датчиков, установленная в подвижном бампере робота-пылесоса, — датчики касания. При срабатывании они посылают сигнал в центральный процессор, а тот в свою очередь оперативно корректирует траекторию движения робота. Датчики касания выполнены либо в виде обычных концевых выключателей, либо в формате оптопары, в которой световой луч прерывается подвижным «флажком» в момент нажатия на передний бампер.
Система безопасности
Система безопасности предназначена для защиты робота-пылесоса от падений и неправильного его использования со стороны пользователя.
Защиту от падения с высоты обеспечивает группа датчиков, установленная в нижней части по периметру устройства.
Это уже привычные инфракрасные сенсоры, с тем же принципом действия, но вот логика их работы существенно отличается. Датчик постоянно отслеживает наличие твердой поверхности под колесами робота-пылесоса. Как только она пропадает (робот подъехал к краю ступени или пытается съехать с высокого порожка), центральный процессор получает тревожный сигнал с датчика и изменяет траекторию движения робота-уборщика.
Сочетание светлых и темных цветовых схем напольного покрытия может вызвать ложные срабатывания оптических датчиков высоты, вследствие чего робот просто откажется проводить уборку темных зон.
В мотор-редукторах, приводящих в движение колеса пылесоса, установлены датчики опрокидывания робота. Если одно или оба колеса окажутся вывешенными, срабатывание датчиков приведет к остановке моторов. Это убережет аккумуляторную батарею от разрядки. Возобновление работы возможно только после установки робота-пылесоса на ровную поверхность.
Датчик опрокидывания — обычный концевой выключатель, разрывающий цепь питания при опрокидывании пылесоса или вывешивании одного из колес.
Чтобы не допустить использование робота-пылесоса без контейнера для сбора мусора, в приемный лоток устанавливают датчик наличия контейнера. Вариаций исполнения не так уж и много. Самый простой — установка концевого выключателя, более продвинутый — датчик в виде геркона. На корпусе контейнера устанавливают постоянный магнит, активирующий геркон, когда контейнер установлен на свое место. Процессор «видит» замкнутую цепь и «понимает» что устройство можно использовать.
Система парковки на базовую станцию
Возвращение на базовую станцию после уборки или в случае необходимости пополнения заряда аккумулятора, — еще одна интересная функция, реализованная в роботе-пылесосе. При выполнении процедуры возвращения на базовую станцию, задействованы две системы. На первом этапе — система позиционирования, которая отвечает за текущее положение устройства по отношению к базовой станции. Алгоритм определяет кратчайший оптимальный маршрут. Когда робот-пылесос находится в зоне видимости базовой станции, в работу включаются датчики парковки.
Система работает следующим образом. В базовой станции расположен мощный инфракрасный светодиод, выполняющий функцию маяка. В корпусе робота-пылесоса имеется пара оптических приемников, захватывающих луч маяка. Каждый из приемников передает процессору свое значение расстояния до маяка, а тот корректирует маршрут движения таким образом, чтобы оба значения сигналов сравнялись по величине. Как только это происходит, считается, что робот занял позицию прямо перед базой, после чего происходит его парковка на контактных площадках базовой станции.
Как видно, датчики робота-пылесоса превращают его в полностью автономное устройство, способное самостоятельно навести порядок в доме. Получается как в той известной песне Сережи Сыроежкина: «Вкалывают роботы, счастлив человек!». Единственное, за чем необходимо следить, чтобы девайс всегда находился в строю, так это за чистотой самих датчиков.
Как работает робот-пылесос REDMOND RV-R650S
Роботы наступают. Не так быстро как мне хотелось бы, но это факт. У меня в квартире уже много всяких электронных устройств типа камер и датчиков для контроля всевозможных параметров. Обожаю эту тему, тем более по специальности я инженер по автоматизации.
Теперь у меня в квартире (удивительно, что больше на радость ребенку, чем жене) появилось еще одно автоматическое устройство — это модный нынче робот-пылесос. Лично мне всегда были интересны особенности работы подобных автоматических устройств, а тут появилась возможность изучить предметно на собственном опыте.
Итак, что интересного выяснилось…
Кому больше нравится, вот видеоформат:
Для многих самый интересный вопрос — как робот ориентируется в пространстве? У любого робота-пылесоса есть своя навигационная система для ориентации. Можно выделить несколько основных:
— навигация по датчикам робота;
— навигация по внешним датчикам;
— навигация по лазеру;
— навигация по камере;
У моего робота-пылесоса REDMOND RV-R650S интеллектуальная двойная навигация. В корпусе установлен гироскоп и SLAM-алгоритм обеспечивают одновременную навигацию и построение оптимальной карты маршрута при любой планировке и с любым количеством предметов интерьера.
Действительно, комнаты у меня заставлены стульями, столиками чуть ли не по центру полезной площади. Робот не путается, не застревает, а умудряется проехаться по всему свободному пространству.
Гироскоп это специальный механизм, который реагирует на изменение углов ориентации объекта относительно инерциальной системы отсчета. Т.е. простыми словами гироскоп измеряет ускорение и угловую скорость пылесоса, что дает сведения о координатах в пространстве. Еще проще — робот запоминает, откуда приехал, куда он двигается и куда нужно вернуться (в нашем случае на базу после окончания уборки). И действительно, после того, как он уехал в самую дальнюю комнату квартиры, команда «домой» приводит к тому, что он быстро и без ошибок находит путь к базе по достаточно сложному пути. Время полной зарядки 5,5 часов,
Что же такое SLAM-алгоритм, по которому и работает навигационная система моего REDMOND RV-R650S. SLAM — Simultaneous Localization And Mapping — это метод одновременной навигации и построения карты. Робот производит построение карты в неизвестном пространстве или для обновления карты в заранее известном пространстве с одновременным контролем текущего местоположения и пройденного пути. Подобная концепция связывает два независимых процесса в непрерывный цикл последовательных вычислений, при котором результаты одного процесса участвуют в вычислениях другого процесса.
У других пылесосов система навигации может строиться по внешним датчикам (коробочки, прикрепленные к стенам и передающие сигнал или например магнитная полоса).
Более технически сложная навигация преализуется с помощью лазерных лучей, которые позволяют построить 3D-карту помещения или камера, расположенная на пылесосе.
Свою модель пылесоса выбирал из-за того, что им можно управлять с телефона. Есть специальное приложение REDMOND Robot для iOS и Android (так же можно управлять и с помощью пульта). Приложение позволяет построить карту маршрута, отправить пылесос в конкретное место, проверить текущее состояние уборки, настроить уровни влажности и мощности всасывания. Интересная функция — работа пылесоса с голосовым помощником Алиса (это я еще не пробовал).
Ребенку очень нравится, что в приложении можно смотреть какой путь проделал пылесос по квартире, какую территорию уже убрал.
Выглядит это на смартфоне вот так:
Тут вы видите, как пылесос приехал из зала в самую дальнюю комнату — мой рабочий кабинет.
По выполняемым функциям роботы-пылесосы разделяются на те, которые могут делать только сухую уборку или еще и влажную уборку. Мой REDMOND RV-R650S — это устройство 3 в 1. Пылесос производит сухую уборку, влажную уборку и параллельно осуществляет еще и дезинфекцию поверхности.
Принцип сухой уборки мусора состоит в следующем: щетки, которые находятся по бокам, при передвижении сметают всю пыль, шерсть, волосы и грязь, что находятся в углах, под мебелью или возле плинтусов к центральной щетке. Так как роботы-пылесосы имеют небольшие размеры, то соответственно мощность всасывания у них так же не высока. Поэтому эффективность уборки на коврах, а тем более с высоким ворсом будет не очень большая. Будет собирать только крупный мусор.
Влажная уборка у пылесоса REDMOND RV-R650S отличается от похожих устройств технологией умной подачи воды Smart MOIST, с помощью которой он например дозировано увлажняет микрофибру.
Как происходит влажная уборка: в комплекте идут две микрофибровые салфетки. Они многоразовые — можно потом снять и промыть. В процессе уборки салфетка смачивается водой из резервуара, за пылесосом тянется влажный, но не мокрый след. В зависимости от убираемой поверхности можно настроить подачу воды. Делается это и из приложения, и с пульта. В режиме мойки кнопки пульта, отвечающие за силу всасывания, меняют режимы подачи воды (минимальный, стандартный, максимальный).
А вот автоматическую дезинфекцию можно встретить не на многих моделей пылесосов, а в наше коронавирусное время это очень актуальная функция. Как это работает: УФ-лампа обезвреживает бактерии и вирусы, борется со спорами, грибками, плесенью и аллергенами.
Какие плюсы я могу отметить в моем пылесосе:
— высокая эффективность уборки;
— щетка с жесткой щетиной собирает песок, пыль, мусор, волосы, шерсть домашних животных;
— две боковые щетки с защитой против блокировки от наматывания ниток и шерсти выметают сор из углов и вдоль стен;
— 3 программы уборки: фиксированная область, автоматический режим, уборка углов
— колеса-вездеходы преодолевают пороги до 2 см
— ультратонкий корпус 7,7 см
— 18 датчиков препятствий и от падения
— надежный бампер не повредит стены
— вес 3,5 кг
Да. еще один из важных параметров для робота-пылесоса это система очистки. Каким бы роботом он не был, это в первую очередь пылесос, а пылесос всасывает пыль и выбрасывает воздух. Так вот, у REDMOND RV-R650S выходящий воздух очищен от аллергенов и пыли 2-мя уровнями очистки:
— Циклонный пылеуловитель
— Микрофильтр HEPA
У пылесоса очень прикольное голосовое сопровождение. Четко, громко, вежливо 🙂
Вообще прикольное ощущение, что какой-то механизм самостоятельно снует по твоей квартире, возвращается заряжаться и потом продолжает свои дела. Я даже с интересом по квартирным камерам слежу за ним, как за домашним питомцем: