Neato XV-11 — робот-пылесос от калифорнийской компании Neato Robotics.
Начало продаж Neato XV-11 состоялось в 2010 году ( $399).
Компания Neato Robotics основана в 2005 году и состоит из 25 сотрудников.
Первоначально был выигран конкурс проектов Stanford Buisness School и стартап получил первые деньги на развитие.
Создание продукта длилось порядка 4 лет и состояло из нескольких стадий:
* разработка проекта робота,
* стрессовое испытание на надежность (виброиспытания, испытания на выработку ресурса робота, испытания нагревом, испытания на перегрузки (падение) и т.д.),
* бета-тестирование у пользователей,
* подготовка серийного производства
В 2009 году, компанией было привлечено вторичное инвестирование в размере $15 млн.
Компания Neato расположена в Калифорнии (Newark), а сами роботы производятся в Китае.
Max Safai (chief executive) Neato Robotics
В отличие, от роботов-пылесосов Roomba, которые блуждают по комнате случайным образом, робот Neato составляет карту комнаты и двигается по запланированной траектории, покрывая пространство с минимальным перекрытием. Это возможно, так как Neato оборудован лазерным дальномером, который вращается на 360 градусов и позволяет роботу построить карту помещения (алгоритм SLAM). Так же, Neato умеет определить местоположение зарядного устройства и самостоятельно возвращаться для подзарядки; при этом он может продолжить уборку помещения с места, на котором она была прервана.
Промо-ролик Neato XV-11
Модели Neato
XV-11 (зелёный),
европейские — XV-12 (белый) и XV-15 (серый).
Кроме цвета и адаптации блока питания под европейский стандарт, больше никакой разницы между моделями нет.
Прошивка
У Neato выведен порт mini-USB, через который пользователь может обновлять прошивку робота.
Последняя доступная прошивка — версия 2.6
How to Upgrade Your Neato Vacuum Software 2
В отличие от Roomba, на борту Neato установлен полноценный встроенный компьютер, под управлением OC Linux.
В качестве главного процессора выступает ARM9 (AT91SAM9XE128 от Amtel)
периферийные устройства реализованы на ARM и DSP — для них реализованы драйвера под Linux.
Такой подход позволяет создавать гибкую и модульную систему.
Roomba проигрывает в этом плане — в 500-й серии Roomba в качестве контроллера используется ARM7 ( ARM7TDMI на 8.0MHz!)
Если продолжить сравнение с роботами-пылесосами Roomba от iRobot, то Neato, похоже, выигрывает ещё и в несколько более удобном конейнере для сбора пыли, который необходимо вытаскивать сверху робота, а не сзади, как у Roomba.
Снизу роботы Neato и Roomba очень схожи
— у обоих есть два больших колеса и широкий канал с щёткой, но у Neato только одна щётка — с резиновыми клапанами (у Roomba две щётки — одна с резиновыми клапанами, а другая обычная)
Похоже, резиновая щётка не слишком эффективна для собирания волос из ковра и в этом плане проигывает обычной щётке Roomba.
Если Roomba комплектуется одной большой аккумуляторной батареей (14.4V (Ni-MH)), то Neato использует две небольших аккумуляторных сборки по 7.2V (3200 mAh (Ni-MH)) каждая (позволяют работать роботу около 1 часа).
Так же, видно что если у Roomba используется третье подруливающее колесо (что является вполне стандартной конструкцией), то у Neato установлены два крупных ролика с одной стороны и ещё два маленьких с другой, что возможно делает робота более устойчивым, но более требовательным к ровной поверхности.
К минусам Neato можно отнести, то что он громче чем Roomba, но это можно объяснить более мощным пылесосом.
Зарядное устройство
Зарядное устройство робота сделано очень продуманно, хотя и выглядит несколько громоздко.
Робот на зарядной станции
В отличие от Roomba, где контакты зарядного устройства располагаются снизу и робот должен на них наехать, Neato XV-11 требуется просто прижаться к полоскам-контактам.
Главная причина, почему зарядная станция Neato громоздкая — потому что она позволяет себя открыть и вытянуть нужную длину адаптера питания:
Виртуальная стена
Если у Roomba, в качестве виртуальных стен выступают специальные излучатели ИК-сигнала, то у Neato нужно проложить под ковром специальную магнитную полосу, которую робот не должен пересекать (в комлекте с роботом идёт 4.5 метра такой полоски)
Лазерный дальномер
На вершине полумесяца XV-11 установлен ключевой сенсор Neato — лазерный сканирующий дальномер.
Использование этого сенсора и позволяет роботу построить двумерную карту помещения (при помощи SLAM), на которой уже прокладывается маршрут уборки.
Neato Robotics SLAM Demonstration
Так же, лазерный дальномер позволяет роботу избегать препятствия и всё время контролировать изменения окружающей обстановки (например, вернуться к зоне, которая раньше была недоступна).
SLAM позволяет Neato выполнить уборку быстрее и эффективнее, чем Roomba, т.к. робот не будет вслепую наматывать спирали, натыкаться бампером на предметы, а может двигаться более системно, начиная с одного края, а затем двигаясь взад и вперёд по всей длине помещения, пока уборка не будет завершена.
Т.о. Neato двигается прямо по проложенному маршруту и может тратить энергию не на блуждание, а на уборку.
Этот дальномер до сих пор не даёт покоя робототехникам-любителям, т.к. представляет собой доступный сенсор, который вместе с роботом дешевле чем существующие решения (самый дешёвый из которых стоит $1200).
Был даже объявлен конкурс на его взлом, который частично увенчался успехом.
В 2008-м году Neato спонсировала ICRA исследовательскую работу под названием «Дешёвый лазерный дальномер» («A Low-Cost Laser Distance Sensor»), в рамках которой было проведено детальное проектирование лазерного дальномера, который стоит всего $30 — «Revo LDS»:
Вскрытый лазерный дальномер Neato:
В отличие от более дорогих (несколько тысяч долларов), лазерных дальномеров, которые измеряют время пролёта, Revo LDS триангулирует расстояние до объекта, зная фиксированный угол лазерной указки и CMOS-матрицы, с известной базовой линией между ними.
Используя недорогую CMOS-матрицу и DSP, для субпиксельной интерполяции, получается хорошая разрешающая способность по дальности: до 6м с 5см базовой линией.
Двигатель раскручивает блок на 10Гц, чтобы дать полный 360-градусный угол обзора. Оптический датчик даёт угловую точность до 1 градуса.
Думаю, этот датчик, как отдельный продукт, например его USB-версия, был бы очень востребован для любительской робототехники.
Мощность лазера составляет 2.1mW, при длине волны 785nm (инфракрасное (ИК) излучение)
для прямой работы с лазерным дальномером уже есть драйвер под ROS — xv_11_laser_driver
Данные от лазерного дальномера идут по обычному UART-у на скорости 115200.
Полное сообщение состоит из 1446 байт:
4 байта — заголовок (0xC0 0x00 0xA5 0x5A)
2 байта — «скорость» (скорость вращения сенсора, которую Neato контролирует при помощи PID — uint16 )
360 точек * 4 байта = 1440 байта точек (дистанция в мм и биты статуса)
Квадратный дизайн передней панели робота позволяет Neato выполнять уборку в том числе и в углах, а благодаря полукруглой форме кормы он может легко выбраться из ограниченного пространства.
Этот дизайн стал поводом судебного разбирательства с iRobot
с их патентом на квадратный дизайн передней части:
Датчики
Как и Roomba, Neato оборудован датчиками поверхности, чтобы не сваливаться с лестниц.
тёмный прямоугольник сбоку — датчик поверхности:
что-то меня немного смущает резиновая передача на щётку
Самоконтроль
Neato контролирует своё состояние и останавливается, если воникли проблемы с щёткой, или если он перегревается из-за того, что что-то застряло в воздухозабонике. XV-11, даже предупреждает, когда контейнер для пыли полон, и будет ждать, чтобы его очистили.
Угу — тут ещё есть над чем поработать :)
Интерфейс
Разработчики Neato разместили в верхней части XV-11, ЖК-экран, на котором робот показывает своё текущее состояние и выдаёт информацию о возникших проблемах.
При помощи простого интерфейса, можно изменить режим работы робота, установить часы и запрограммировать расписание уборки.
Паттерн движения робота
Roomba Neato XV-11
— робот действительно двигается по прямым линиям.
Разрешение карты робота составляет примерно 2.5 сантиметра, т.о. Neato перекрывает свой путь на это расстояние и где-то столько же не доезжает до стен.
Neato Robotics XV-11 Vacuum Robot
Программирование
Neato позволяет внешнее управление посредством того же USB-порта.
Устанавливаемый драйвер, создаёт в системе обычный COM-порт (как и для Arduino) и общаться с роботом можно посредством обычной терминальной программы (например, TeraTerm)
Общение ведётся обычными текстовыми командами (вида CamelCase) и ответ возвращается в формате обычного текста.
— похоже на роботе есть всего два датчика пола и два сенсора магнитной полосы («виртуальной стены»)
Оказывается, теперь у робота можно запросить и массив данных лазерного дальномера (GetLDSScan), что вернёт 360 строчек, соответствующих углам сканирования и содержащих: угол, дистанцию в мм, интенстивность, код ошибки:
можно проиграть мелодию (PlaySound) — одну из 21-й возможных
и, разумеется, можно порулить моторчиками (SetMotor)
Используя такой доступный и удобный интерфейс, можно программировать Neato и использовать его, например, вместо iRobot Create.
Под ROS уже есть готовый стек для взаимодействия с роботом — neato_robot,
в который входят пакеты: neato_driver — драйвер для робота-пылесоса Neato XV-11 — просто скрипт на питоне (src/neato_driver.py), который реализует вышеперечисленные команды взаимодействия с роботом neato_node — позволяет управлять роботом через топик geometry_msgs/Twist, публиковать данные лазерного дальномера и одометрию 2dnav_neato — пакет содержит конфигурационные файлы и launch-файлы запуска для использования стека навигации с Neato XV-11 робота.
чёрный диск энкодера (шесть магнитиков)
12-вольтовый моторчик (Chengfang Motor H29-3HA130)
редуктор
Получается, что используя всего 6 равноудалённых магнитов, закреплённых на пластиковом диске и один датчик Холла, робот может получить только 60-градусную точность поворота вала двигателя.
В то же время, Roomba 400-й серии (и iRobot Create) использует для получения одометрии робота только оптические энкодеры на колёсах.
Судя по количеству зубцов энкодера (32) можно говорить о точности порядка 10 градусов поворота колеса.
Планетарный редуктор Roomba:
В 500-й серии Roomba колёса стали тоньше
и стал использоваться обычный редуктор:
Выводы
Таким образом, можно выделить следующие ключевые моменты реализации Neato:
1. Построение «умной системы» — основное преимущество робота перед конкурентами.
На роботе установлены встроенный компьютер и лазерный сканирующий дальномер, которые позволяют роботу строить карту помещения, после чего спланировать траекторию уборки с минимальным перекрытием, чтобы не убирать одно место дважды, что позволило использовать более мощный пылесос.
Впоследствии, разработчиками Neato было добавлено определение дверных проёмов, т.о. робот может совершить сначала «объезд территории» и составить карту всего помещения, а потом спланировать маршрут уборки всей квартиры.
2. Интерфейс пользователя — Neato имеет ЖК-дисплей, на котором он выводит свой текущий статус и через который ему можно задавать режим работы.
3. Обновление — у Neato выведен порт mini-USB, через который можно проводить обновление прошивки робота. Новую версию прошивки можно скачать с сайта производителя и простым образом загрузить в робота, добавив ему новые функции.
4. Дизайн — привлекательный дизайн робота и его необычная форма, позволяющая убирать углы, плюс эффективная вакуумная система всасывания.
5. Открытость — доступный и простой интерфейс для взаимодействия и программирования робота, который позволяет получать информацию с сенсоров робота и управлять его двигателями. Это позволяет исследователям и любителям робототехники встраивать робота в свои разработки.
отличная модель! сначала удивился прямым углам на морде, но потом понял что это лучше))
Румба чем уже бесит — она всё-таки царапает мебель, да и сам корпус уже весь шершавый (полтора года использования). Обычная щетка — просто рай для волос, так как наматывает их за один сеанс. Так же проблемой являются ролики валов, наматывающие волосы до полной остановки. Интересно — существуют какие-либо новые решения этого вопроса?
Материалы на сайте являются интеллектуальной собственностью авторов. Копирование и публикация материалов без рабочей ссылки на первоисточник запрещено.
Надеюсь, когда вы брали начало статьи с другого сайта, вы прочитали это? Указывать, что и откуда вы брали, не буду — вы и так знаете. Но вы не предупредили автора об использовании материалов и не дали ссылку на сайт. Сейчас ситуация может быть решена только опубликованием ссылки на первоисточник. Жду 24 часа.
Комментарии (6)
RSS свернуть / развернутьnewstoic
Румба чем уже бесит — она всё-таки царапает мебель, да и сам корпус уже весь шершавый (полтора года использования). Обычная щетка — просто рай для волос, так как наматывает их за один сеанс. Так же проблемой являются ролики валов, наматывающие волосы до полной остановки. Интересно — существуют какие-либо новые решения этого вопроса?
lehha
Luan
Надеюсь, когда вы брали начало статьи с другого сайта, вы прочитали это? Указывать, что и откуда вы брали, не буду — вы и так знаете. Но вы не предупредили автора об использовании материалов и не дали ссылку на сайт. Сейчас ситуация может быть решена только опубликованием ссылки на первоисточник. Жду 24 часа.
delphi
Ссылка добавлена.
noonv
delphi
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.