Robotniiduki navigatsioon ja takistuste tuvastamine
Kaablivaba robotniiduk töötab ilma piirdekaablita, kuid peab ise teadma, kus ta asub ja mis tema ees on. Tootjad kasutavad selleks erinevaid termineid. Siin on need lihtsas keeles lahti seletatud, et oskaksid mudeleid võrrelda.
Kuidas robot teab, kus ta asub
RTK on satelliitnavigatsioon, kus tugijaam annab asukohale parandusi ja täpsus on sentimeetrite tasemel. Töötab hästi lagedal murul, kus taevas on vaba.
NRTK (võrgu-RTK) saab parandusandmed internetiühenduse kaudu tugijaamade võrgust, nii et eraldi antenni pole tavaliselt vaja. Vajab mobiilsidekatvust.
VSLAM on kaamerapõhine meetod: robot tunneb ümbrust pildi järgi ja koostab samal ajal kaarti. Aitab seal, kus satelliitsignaal on nõrk, näiteks puude ja hoonete lähedal.
LiDAR mõõdab laserkiirega kaugust ümbritsevate objektideni. Annab täpse 3D-pildi ja töötab ka pimedas.
Solid-state LiDAR ei sisalda liikuvaid osi. Laser vaatab kindlas suunas ja kindla vaatesektoriga, nii et andur on kompaktne ja vastupidav. Seda kasutab Segway Navimow H2 (kuni 70 m ulatusega, tootja andmetel).
360° LiDAR pöörleb ja skaneerib ümbrust igas suunas, nii et näeb kogu robotit ümbritseva ala. Liikuvad osad teevad selle keerukamaks ja kulumisaltimaks. Fortecis müüdavatest robotitest ei kasuta seda ükski.
Tootjad ühendavad need kokku ühtseks süsteemiks ja annavad sellele oma nime. Segway Navimowil on selleks EFLS (Exact Fusion Location System) (versioonid 1.0, 2.0, 3.0, EFLS NRTK ja LiDAR+), Anthbotil Quad AI Cameras + Full-Band RTK, Roborockil Sentisphere (keskkonna tajumine) ja ReactiVision (takistuste vältimine). Need on tootja nimed, mitte eraldi tehnoloogiad.
Kuidas robot takistusi tuvastab
Põrkeandur annab märku alles siis, kui robot on takistusega kokku puutunud. Lihtne ja töökindel, aga takistust ette ei väldi.
Kaamera + tehisintellekt tuvastab, mis ees on (puu, mänguasi, inimene, loom), ja robot sõidab ümber. Segway nimetab selle VisionFenceiks.
Stereokaamera kasutab kahte kõrvuti kaamerat ja arvutab pildinihkest takistuse kauguse. Vajab valgust.
ToF-andur (lennuaeg) saadab välja valguse ja mõõdab, kui kiiresti see tagasi peegeldub. Annab täpse kauguse ka pimedas, ulatus on lühike. Kasutatakse kaamerate kõrval.
LiDAR töötab ka takistuste tuvastajana. Segway H2-s on solid-state LiDAR, mis töötab koos kaameraga.
Mis rolli täidab robotniidukis tehisintellekt?
Andurid ja kaamerad annavad robotile toorandmed: pildi ja kaugused. Tehisintellekt (AI) on tarkvara, mis nendest andmetest aru saab. Ilma selleta näeks robot pilti, aga ei teaks, kas ees on muru, puu või mänguasi.
Praktikas teeb AI robotniidukis näiteks järgmist:
- Tunneb ära takistuse liigi: puu, lillepeenar, tööriist, loom, inimene. Robot valib teekonna vastavalt, mitte ei põrka lihtsalt kokku.
- Eristab niidetava ala: teab, et muru on niidetav ja nt piknikuvaip või tee mitte.
- Märkab ka õhukesi ja kõrgel asuvaid esemeid: varras, toru, juhe, laud, aiamööbel.
- Reageerib inimesele ja loomale: aeglustab või hoiab distantsi (olemas mõnel mudelil, nt Segway VisionFence’i loomasõbralik režiim).
- Hoiatab määrdunud kaamera eest: kui lääts on liiga must, et usaldusväärselt töötada.
AI ei asenda asukoha määramist: positsioon tuleb ikka RTK/NRTK-st, VSLAM-ist või LiDAR-ist. AI töötab pigem takistuste ja ümbruse mõistmisel. Tootjad nimetavad seda erinevalt: Segway VisionFence, Anthbot Quad AI Cameras, Roborock ReactiVision.
Anthbot Genie kasutab oma nelja AI-kaamerat laiemalt: lisaks takistuste äratundmisele (tootja andmetel üle 1000 esemetüübi) kaardistab robot niiduala automaatselt kaamerate abil ja kaamerad hoiavad positsiooni, kui satelliitsignaal on nõrk. Selline kaamerapõhine orienteerumine tugineb tootja enda kirjeldusele, sõltumatuid mõõtmisi ma ei leidnud.
Kuna AI toetub kaamerale, sõltub tulemus pildist: hämaras, udus või määrdunud läätsega on tuvastus nõrgem ja siis aitavad ToF ja LiDAR.
Mis tehnoloogiat Fortecis müüdavad robotid kasutavad
| Seeria | Navigatsioon | Tootja tehnoloogia (navigatsioon) | Takistuste tuvastamine | Tootja tehnoloogia (takistuste tuvastamine) | Tehisintellekt |
|---|---|---|---|---|---|
| Navimow i | RTK + VSLAM | EFLS™ 2.0 | Kaamera | VisionFence™ | Takistused, muru, inimesed ja loomad |
| Navimow i2 | NRTK + VSLAM | EFLS™ NRTK | Kaamera | VisionFence™ | Takistused, muru, inimesed ja loomad |
| Navimow H1 VF (kaameraga, tootmine lõpetatud) | RTK + VSLAM | EFLS™ 2.0 | Kaamera + põrkeandur | VisionFence™ | Takistused, muru, inimesed ja loomad |
| Navimow H2 | NRTK + LiDAR | EFLS™ LiDAR+ | LiDAR + kaamera | VisionFence™ | Takistused, muru, inimesed ja loomad |
| Navimow X3 | RTK / NRTK + VSLAM | EFLS™ 3.0 | Kaamera + ToF | VisionFence™ | Takistused, muru, inimesed ja loomad |
| Navimow X4 | RTK / NRTK + VSLAM | EFLS™ NRTK | Kaamera + ToF | VisionFence™ | Takistused, muru, inimesed ja loomad |
| Navimow Terranox | RTK / NRTK + VSLAM | EFLS™ NRTK | Kaamera + ToF | VisionFence™ | Takistused, muru, inimesed ja loomad |
| Anthbot Genie | RTK + kaamera | Quad AI Cameras + Full-Band RTK | Kaamera | Quad AI Cameras | Takistused, inimesed ja loomad, automaatne kaardistamine, orienteerumine kaamerate abil |
| Roborock RockNeo Q1 | RTK + VSLAM | Sentisphere | Stereokaamera | ReactiVision | Takistused |
Tootjate tehnoloogiad ja nende tähendus
Tootjad annavad oma süsteemidele kaubamärgi nimed. Siin on, mida need tähendavad ja millistel seeriatel neid kasutatakse. Navigatsioon ütleb, kus robot asub, takistuste tuvastamine, mis on tema ees.
Navigatsioon (asukoha määramine)
| Tehnoloogia | Tootja | Mida see on | Kus kasutatakse |
|---|---|---|---|
| EFLS™ 1.0 | Segway Navimow | Esimene põlvkond: RTK satelliitpositsioneerimine koos odomeetri ja inertsiandurite (güroskoop, kiirendusandur) andmetega. Kaamerat ei kasuta. Niidab virtuaalsete piiride sees. | Navimow H |
| EFLS™ 2.0 | Segway Navimow | RTK koos ühe kaamera VSLAM-iga (ehk kaamerapõhise 3D-kaardi ja õppiva tunnustuvastusega) ja inertsiandmetega. Kaamera aitab positsiooni hoida seal, kus satelliitsignaal on nõrk. Tootja nimetab seda koduste robotniidukite esimeseks visuaal + RTK lahenduseks. | Navimow i, Navimow H1 VF |
| EFLS™ 3.0 | Segway Navimow | Lisab ühe kaamera VSLAM-ile vasaku ja parema kaamera (kolm kaamerat, 300° vaateväli), VIO (visuaal-inertsiaalne odomeetria) ja kahe RTK-antenniga süsteemi. NRTK on X3-l eraldi valik. | Navimow X3 |
| EFLS™ NRTK | Segway Navimow | Võrgu-RTK (kolmesageduslik) koos kaameranägemisega. Parandusandmed tulevad internetist, kohalikku antenni ei ole vaja. Tootja järgi on NRTK kasutus rakenduse kaudu lisatasuta. | Navimow i2, X4, Terranox |
| EFLS™ LiDAR+ | Segway Navimow | Solid-state LiDAR, NRTK ja kaamera ühendatud. LiDAR töötab puude all, pimedas ja tugeva päikese käes. Süsteem vahetab positsioneerimise režiimi 20 ms jooksul ja suudab sõita kuni 70 cm laiustel radadel. | Navimow H2 |
| Full-Band RTK | Anthbot | RTK vastuvõtja, mis kuulab kõiki saadaolevaid GNSS sagedusribasid. Tootja väitel annab see stabiilsema positsiooni kui vähemate ribadega süsteemid. | Anthbot Genie |
| Quad AI Cameras (navigatsioon) | Anthbot | Neli kaamerat (300° vaateväli), mis töötavad koos RTK-ga ja võtavad positsioneerimise üle, kui satelliit on nõrk. | Anthbot Genie |
| Sentisphere | Roborock | Roborocki nimi keskkonna tajumisele, ehk asukoha määramisele (RTK + VSLAM). | RockNeo Q1 |
Takistuste tuvastamine
| Tehnoloogia | Tootja | Mida see on | Kus kasutatakse |
|---|---|---|---|
| VisionFence™ | Segway Navimow | Kaamera ja tehisintellektiga takistuste tuvastus: tunneb ära takistuse liigi, eristab niidetava ala, märkab inimesi ja loomi. | Navimow i, i2, H1 VF, H2, X3, X4, Terranox |
| Quad AI Cameras (takistused) | Anthbot | Neli tehisintellekti kaamerat tunnevad ära üle 1000 esemetüübi (inimesed, loomad, mänguasjad, tööriistad) ja robot sõidab neist ümber. | Anthbot Genie |
| ReactiVision | Roborock | Stereonägemisega takistuste vältimine kahe kaameraga. | RockNeo Q1 |
Mida valida?
- Lage muru heas satelliidikatvuses: RTK või NRTK on piisav.
- Puud, hooned ja varjulised alad: vali mudel, mis kasutab lisaks kaamerat (VSLAM) või LiDAR-it.
- Palju takistusi (mänguasjad, loomad, aiamööbel): vali kaamerapõhise takistuste tuvastusega mudel. Põrkeandur annab märku alles kokkupuutel.
- Suur ja keeruline ala: mitme kaamera ja ToF-iga mudelid (X3, X4, Terranox).
Kõiki mudeleid näed Segway Navimow lehelt ja valiku abiks on robotniiduki valimise juhend.