Принцип работы и правильная установка маяков iRobot
Речь в нашей статье пойдет о том, как работает технология LightHouse для обеспечения навигации пятого поколения роботов-пылесосов Roomba.
Мы ответим на шесть, часто задаваемых пользователями вопросов:
1. Как сделать взаимодействие робота и навигационных устройств эффективным?
2. Чем отличаются друг от друга принципы работы виртуальной стены и виртуального маяка?
3. Каким образом робот преодолевает маяк?
4. Как при помощи маяков заставить пылесос припарковаться на базу после уборки?
5. Как правильно располагать виртуальные стены и маяки?
1. Как сделать взаимодействие робота и навигационных устройств эффективным?
Для эффективного взаимодействия маяка и «самостоятельного» пылесоса нужна их сопряженность. Дело в том, что когда мы меняем аккумуляторы в виртуальном маяке, происходит сброс информации, стена-маяк «забывает» своего робота. Аналогично происходит в случае разрядки аккумуляторных батарей робота. Свои маяки он «забывает». После включения, маяк, не сопряженный с другими аппаратами, улавливает лучи, исходящие от Roomba, и начинает ждать обратный процесс. Так устанавливается взаимосвязь между устройствами.
С началом работы Roomba при помощи лучей, в свою очередь, исследует пространство на предмет наличия в нем виртуальных стен и маяков. Ждет, когда ему кто-нибудь ответит. И запоминает количество, расположение ответивших виртуальных устройств Lighthouse. После того как робот нашел инфракрасный луч от маяка, он отправляет устройству радиосигнал и устанавливает с ним контакт, дожидаясь ответа. Для установления контакта необходимо определенное время, значит, «умный» пылесос должен постоять рядом с виртуальной преградой, совершая обмен информацией. После сопоставления ответа стены-маяка со своим сигналом, робот нумерует устройство в своей памяти, запоминая номер. Это начало создания его собственной карты-путеводителя по помещению. Эта карта, содержащая номера виртуальных стен-маяков, их численность и дистанции между виртуальными преградами, — помощник роботу в его навигации. Благодаря карте пылесос «понимает», куда нужно ехать дальше, что уже прибрано, какие комнаты еще впереди и сколько стен-маяков нужно преодолеть на обратном пути, возвращаясь к док-станции.
Робот обменивается информацией со всеми виртуальными стенами-маяками LightHouse. И он будет помнить их до тех пор, пока в нем есть батарейки. Как только их достают, память о стенах-маяках у робота стирается. Кроме того, другой робот-пылесос может соединиться с виртуальной стеной-маяком, что также прекращает предыдущую связь.
Составление карты с пронумерованными помещениями производится пылесосом каждый раз перед уборкой. Изменять места виртуальных стен-маяков можно, но это нужно делать во время «отдыха» робота, то есть в тот момент, когда он выключен. Иначе ваш помощник запутается и не сможет выполнить изменившиеся требовании по уборке. Кроме того, он просто заблудится в комнатах и может потерять свою станцию. Если же изменения произвести перед включением пылесоса, он быстро приспособится к новым условиям и будет передвигаться по квартире уверенно.
Схематично взаимодействие робота-пылесоса с виртуальной стеной (или маяком, работающим в режиме виртуальной стены) выглядит так:
Циклические кривые в схеме показывают, как распространяется сигнал, идущий от пылесоса к маяку, красный цвет – инфракрасные лучи виртуального устройства.
2. Чем отличаются друг от друга принципы работы виртуальной стены и виртуального маяка?
Когда виртуальное устройство работает как маяк, оно выполняет функцию двери для робота. Как только пылесос заканчивает уборку в комнате, дверь после просьбы робота выпускает его в другую. До этого момента путь в другое помещение пылесосу преграждает инфракрасный луч. Отвечая на следующий вопрос, мы подробнее расскажем о процессе прохождении роботом через стену-маяк.
В отличие от маяка, виртуальная стена запускается одновременно с включением пылесоса и через нее пылесосу не перебраться совсем (она преграждает ему дорогу к хрупким предметам, лестницам и т.д.).
Виртуальные стены пятисотых моделей Roomba, по мнению покупателей, очень похожи на стены четырехсотых, а также робота Scooba. Включать их нужно самим. Выключаются стены сами. На самом деле у стен разных серий есть отличия в обмене информацией с роботами. Но все они пользуются при этом инфракрасными лучами, то есть отличия не принципиальны. Стены-маяки LightHouse, по мнению пользователей роботов-пылесосов, имеют ряд отличий от обычных виртуальных стен. С ними робот «разговаривает» через радиосигналы и ИК-лучи и сам заставляет их работать в начале каждой уборки. Маяки могут также быть использованы в роли виртуальных стен, то есть у них есть два варианта использования. Режим Lighthouse mode – маяк, «дверь», открытие которой происходит после просьбы робота. Режим Virtual wall mode – стена. Включение ее происходит в автоматическом режиме. Как и реальную стену, пылесос никогда не сможет преодолеть стену виртуальную.
3. Каким образом робот преодолевает маяк?
Когда уборка в одной комнате завершена, роботу как-то нужно попасть в следующую, то есть пройти через виртуальную преграду – стену-маяк. Какие действия он для этого совершает? Для начала «осознает», что эта комната уже чистая. Затем отправляет радиосигнал маяку с просьбой навести инфракрасные лучи, которые укажут пылесосу путь в другую комнату. Не прекращая процесс чистки, робот едет по лучу до созданного маяком перед уборкой ореола. Пылесос проходит орел, а дальше едет по новому лучу, указывающему ем путь уже в другой комнате, при этом робот-пылесос дает команду маяку выключить лучи в убранной комнате. Так робот поступает со всеми стенами-маяками. Обратная дорога пылесоса будет такой же по необходимым действиям.
Циклические кривые – это радиосигналы; зеленый и синий цвет – навигационные инфракрасные лучи (зеленый – в первой комнате, синий – во второй); красный цвет – защитное пространство.
4. Как при помощи маяков заставить пылесос припарковаться на базу после уборки?
Когда работают стены-маяки, пылесос не замечает сигналов от иных док-станций. Он отыщет свою собственную станцию, приехав в комнату, где она находится. Не заблудиться помогает ему точный подсчет количества преодоленных маяков-преград. Например, в первой комнате находится док-станция и первый маяк. Вторая комната располагается между первым и вторым маяками. Третья – между вторым и третьим маяками. Так, когда робот преодолевает стену-маяк №1, он попадает во вторую комнату. Но если в этот момент вручную переместить его вновь в первую комнату, он не узнает свою станцию. Произойдет это из-за того, что пылесос будет «думать»: «Я во второй комнате». Ведь он не прошел через виртуальную преграду перед тем, как возвратиться к базе.
Так же поведет себя робот и в случае, если его вручную вернут из третьей комнаты к его базе. Узнавания базы вновь не произойдет, так как в понимании робота достичь ее возможно только путем прохождения через 2 стены-маяка.
Продолжая экспериментировать, переносим робота из второй комнаты в третью, после чего нажимаем команду Dock , то есть «док-станция». До базы он не добирается, ведь для этого нужно сначала вернуть его обратно во вторую комнату, откуда путь до станции он уже просчитал. Ну а если хозяин не помнит, где отвлек робота от возвращения на базу, придется нести пылесос док-станции самому. Когда пылесос приносят к базе, он «забывает» то, что ему было до этого задано убрать помещение, и начинает процесс зарядки. Данные о виртуальных преградах в его памяти также не сохранятся. В начале следующей уборки робот построит новую схему передвижения, взаимодействуя с маяками.
Таким образом, не надо вводить робота в заблуждение. Он «знает», что способностью к телепортации не обладает. Свою же базу пылесос спокойно найдет без посторонней «помощи».
Поэтому после ручного перемещения робота не стоит недоумевать по поводу того, что робот стоит рядом с родной док-станцией, но не считает ее своей. Транспортировка робота-пылесоса вручную – одна из причин его нежелания стыковки с базой. Но есть и другая. Допустим, пылесос «заметил» родные лучи своей базы. Но между ними присутствует виртуальная преграда. Пока робот не доберется до виртуальной стены, он поедет по лучам, исходящим от станции. Уткнувшись в препятствие, он замрет, а затем попытается еще раз повторить свой путь. В итоге он «решит», что эта преграда и есть его база. Тогда робот «застрянет» здесь. Или будет бесконечно долго совершать попытки добраться до своей станции.
В случае отсутствия ручной переноски, а также неправильно установленных стен, алгоритм нахождения базы роботом хорошо работает, он надежен.
iRobot — компания, не останавливающаяся на своих достижениях в области роботехники. Она постоянно совершенствует своих бытовых роботов, прибавляя им «ума», наделяя новыми способностями, делая надежнее. Словом, готовит их для работы в сложных условиях (к примеру, множество комнат разной конфигурации).
5. Как правильно располагать виртуальные стены и маяки.
Virtual wall mode — виртуальная стена, которая размещается там, куда роботу ездить нельзя. Инфракрасный луч должен надежно закрывать запрещенное пространство. Устанавливается обычно тыльной частью к стене или в дверях.
Lighthouse mode также ставят у стены или в дверном проходе. Лучи при этом должны временно загораживать роботу проход туда, где он будет убираться после наведения чистоты в первой комнате.
На расстоянии одного метра от маяка не должно быть никаких преград, в том числе и с боков. Они затруднят роботу поиск навигационных лучей. Идеально, если указывающие путь лучи будут проходить по открытому пространству.
Источник
Что такое виртуальная стена?
Когда пользователь хочет приобрести робот-пылесос, то он задается основным вопросом: «По каким критериям выбирается устройство и какая модель лучше?». Этот вопрос, безусловно, важен при выборе техники, но ответ на него зависит от того, на что рассчитывает и чего ожидает пользователь от робота. Существует много модель изделий с различными функциональными возможностями и в различном ценовом диапазоне. Чтобы понять, какая модель лучше необходимо разобраться в их принципе работы, конструктивных особенностях и комплектации. Большое внимание при выборе робота уделяется виртуальной стене. Что это такое и для чего нужна виртуальная стена в роботе пылесосе, мы расскажем далее.
Устройство и назначение
Производители роботов-пылесосов разрабатывают в своих изделиях множество дополнительных функций и возможностей, чтобы сделать прибор лучшим и качественным при работе. С этой целью были разработаны виртуальная стена и маяк.
Виртуальная стена – это специальное приспособление, с помощью которого робот-пылесос способен ориентироваться в пространстве. То есть, это такое устройство, которое распределяет помещение по зонам и не позволяет прибору покинуть комнату, в которой он убирает.
Виртуальная стена также применяется в тех случаях, когда необходимо ограничить доступ аппарата к какой-то хрупкой вещи в комнате. Например, настольная ваза или тарелки с едой домашних животных. В таких случаях приспособление будет актуальным и необходимым.
Защита тарелок домашних животных
Конечно, для ориентации робота в помещении можно применять и специальные камеры, которые размещаются на корпусе прибора. С помощью этих камер робот-пылесос делает обзор убираемого помещения и составляет план – карту уборки, в котором сохраняет расположение всех препятствий в комнате, а также свою зарядную станцию. Но такие камеры представляют собой не совсем усовершенствованный элемент, поэтому могут давать сбои. Кроме того, они сильно зависят от окружающей обстановки, что ограничивает их область применения.
Именно поэтому компании-производители больше внимания стали уделять такой функции, как виртуальная стена. Ее основное назначение – определять необходимое пространство вокруг себя для осуществления уборки на текущий момент.
Принцип работы
Если вы решили выбрать робот-пылесос с подобной функцией, важно понимать ее принцип работы и назначение. Так как работает виртуальная стена? Как уже говорилось, основная задача данного приспособления – это определение пространства для уборки. Это достигается следующим образом: виртуальная стена посылает инфракрасные лучи, которые получает робот-пылесос и за счет этого полностью изменяет траекторию своего передвижения.
Благодаря этому исключается вероятность робота столкнуться с хрупкой мебелью, застрять в шторах или проводах, а также избежать падения со ступенек. Инфракрасный луч ограждает робот-пылесос от опасных и хрупких вещей в помещении.
Действие ограничителя передвижения
Все, что необходимо сделать пользователю – это перед началом работы правильно установить устройства по периметру убираемой территории. Виртуальная стена включается и выключается не только в ручном, но и в автоматическом режиме. Это зависит от выбора модели аппарата.
Данное приспособление будет актуальным в помещениях, где проживают домашние животные, так как с их помощью можно оградить миски с едой, а также в квартирах или домах, где много хрупкой и ценной мебели.
Конкурировать виртуальная стена может только со специальными маяками, которые являются более усовершенствованным вариантом исполнения. Принцип работы маяка (или как его еще называют, навигационный куб) практически одинаковый. Разница заключается лишь в том, что робот-пылесос, у которого есть маяк, обладает двумя режимами. Один из них – это такой же, как и режим у стенки, а второй – непосредственно сам маяк. Он обеспечивает связь между прибором и пылесосом за счет радиоволн.
Навигационный куб NorthStar Cube
С помощью этого режима робот-пылесос не способен покинуть убираемую комнату, пока полностью не очистит ее от мусора и пыли. Только после этого маяк подает ему сигнал на разрешение перемещения в другую комнату для продолжения работы. Но так как такая система более усовершенствованная и улучшенная, то ее стоимость также будет на порядок выше. Поэтому выбор зависит от желаний потребителя.
Принцип работы виртуального маяка
После завершения работы робот-пылесос автоматически находит свою зарядную станцию и возвращается на нее. Это происходит за счет тех же инфракрасных лучей, которые посылает станция аппарату.
На видео ниже наглядно показывается как работает виртуальная стена роботов-пылесосов Kitfort и iLife:
В комплект поставки некоторых моделей роботов-пылесосов iRobot входят сразу две виртуальных стены, как например у iRobot Roomba 980. В этом случае можно еще больше ограничить зону уборки, как показано на видео:
Виртуальная стена – это специализированное приспособление, с помощью которого можно значительно облегчить и улучшить уборку в квартире или доме. С ее помощью можно перестать беспокоится, что прибор случайно заденет и разобьет хрупкую вещь в помещении или же запутается в шторе или проводах. Теперь аппарат самостоятельно способен огибать преграды, которые встречаются на его пути.
Источник