Компания
25,40
рейтинг
29 октября 2013 в 16:43

Разное → Как устроен робот-пылесос?

Вы знаете, что каждый третий пылесос, который покупают в Испании – робот-пылесос? Спрос в России на эти устройства также растет из месяца в месяц. Цены варьируются в среднем от 10 000 до 30 000 рублей. Что из себя представляет этот популярный гаджет и как он устроен? На эти вопросы мы ответим в данной статье. Положим на операционный стол робот-пылесос среднего ценового диапазона Yujin Robot iClebo Arte и начнем изучать его внутренности. Звучит жутковато, но уверяю вас, статья подойдет даже для категории читателей 0+.
image

imageНа верхней части корпуса расположена камера, она помогает строить карту помещения, и дает знать роботу, где он уже был, а где еще не убирался. Также с ее помощью робот находит кратчайший путь от места окончания уборки до места старта (базы для подзарядки). На фото можно заметить сенсорный ЖК-экран с управляющими кнопками и иконками, бампер с набором датчиков, пылесборник. На бампере расположены ИК-датчики расстояния, с их помощью робот ”видит” препятствия и старается их не касаться. Датчики расположены не по всей поверхности бампера, поэтому наезжая на препятствие под углом, робот касается его, и тогда срабатываю механические датчики столкновения. В этом случае пылесос меняет свое направление по заданному алгоритму движения. В iClebo установлен дополнительный четвертый датчик на самом верху бампера. С его помощью робот определяет возможность проехать под мебелью и при этом не застрять. Пылесборник вынимается нажатием кнопки на корпусе и не имеет каких-либо мешков для сбора пыли, а также никаких электромеханических частей. Пылесборник и фильтр можно промывать под водой. Всасывающий механизм расположен непосредственно внутри робота.
image
Переворачиваем робот-пылесос. Два ведущих боковых колеса задают движение устройству, переднее маленькое колесо вспомогательное без привода. На его оси расположен специальный магнитный датчик. Он необходим для измерения расстояния, пройденного роботом. Колесо не вращается вокруг своей горизонтальной оси, в этом нет необходимости. Робот меняет свое направление на месте за счет передачи момента одному из боковых колес, то есть на маневренность это никак не влияет.

Под небольшой пластиковой крышкой расположен Li-Ion аккумулятор емкостью 2200 mAh. У данного образца две боковые щетки, с практической точки зрения это помогает захватить большую площадь за один проезд. Для того, чтобы добраться до плинтуса достаточно одной боковой щетки, до углов полностью пока не добирается ни один робот-пылесос. Две боковые щетки направляют мусор к основной турбощетке, которая в свою очередь направляет его в пылесборник. Всасывающий модуль помогает засосать мусор с турбощетки. Резиновый скребок, расположенный на пылесборнике, подбирает крупный мусор. По такому принципу устроены все роботы-пылесосы в виду отсутствия большой силы всасывания. Результат уборки на гладких полах при такой конструкции очень хороший, на коврах – хуже, робот не может высосать пыль из ворсинок.

Рядом с пылесборником можно заметить два углубления — пазы для полотера. В этом пылесосе имеется функция протирки полов. Основание швабры крепится на дно, робот и пылесосит, и протирает. Салфетку из микрофибры можно смочить водой перед запуском. В процессе работы смачивать ее уже не получится, робот сбрасывает карту помещения и текущую программу уборки при отрывании его от пола. Салфетка помогает собрать мелкую пыль, включая муку, мелкий песок, соль. Для полноценной мойки полов она не подойдет.

image

Пришло время взяться за инструменты и посмотреть, как же выглядит робот-пылесос изнутри. Вынимаем пылесборник и основную турбощетку. Кладем робот-пылесос на лицевую панель и видим 5 отверстий для болтов. Шестое отверстие находится под наклейкой-пломбой с надписью QC Passed.

image

Далее необходимо аккуратно отсоединить концы бампера. Особых трудностей при этом возникнуть не должно, пластик достаточно упругий и прочный.

image

Расположив iClebo лицевой стороной к потолку, вытягиваем декоративную панель робота. Для этого нужно потянуть за край панели на себя и вверх. Вот мы и получили доступ к начинке робота-пылесоса.

image

Невооруженным взглядом можно разглядеть основные элементы. В роботе установлены 6 электроприводов: два для боковых щеток, один для турбощетки, один для всасывающего модуля (спрятан под пластиковых кожухом), два встроены в корпус боковых колес. Справа под ЖК-экраном робота-пылесоса находится его ”мозг” – микроконтроллер Abov MC81F4216D. Рядом с материнской платой и местом установки пылесборника находится специальный датчик. При его замыкании, iClebo “понимает”, что пылесборник подсоединен, иначе робот-пылесос не сдвинется с места и выдаст ошибку на дисплее.

Снимаем ЖК-экран. Видим камеру, ИК-приемник под ней. В центре светодиоды для экрана.

image

Освобождаем материнскую плату от множества контактов и видим гироскоп, который нужен для определения угла поворота робота.

image

И, наконец, освободим от всех контактов саму материнскую плату.

image

Что же представляет из себя такое устройство, как робот-пылесос. Блок-схема устройства представлена ниже:

image

У нас имеется материнская плата (Main board) с модулем камеры, дисплеем, модулем управления электроприводами боковых колес и т. д. 19ти вольтовый адаптер, через базу для зарядки робота, заряжает литий-ионный аккумулятор, который питает все остальные элементы схемы. Для часов и таймера используется дополнительная батарейка-таблетка на материнской плате. Три датчика определения перепада высоты (3 PSD Sensors) расположены на дне корпуса устройства. Три инфракрасных датчика (3 IR Sensors) располагаются непосредственно на самом бампере. При обнаружении препятствия робот-пылесос меняет свое направление. Если ИК-датчик не сработал, но робот все же упирается в препятствие, срабатывает механический датчик бампера (3 Bumper SWs). На схеме также изображены 3 Detection Switches — два датчика определяют не оторвались ли колеса от пола, а третий датчик наличия пылесборника. Passive Encoder — датчик, расположенный около передней оси колеса для определения пройденного расстояния.

Для того чтобы понять где робот уже убирался, а где еще нет, он получается информацию со всех вышеперечисленных датчиков и сенсоров. Он замеряет пройденное расстояние и угол поворота, а с помощью камеры и датчиков препятствий «понимает» где границы убираемой площади. Будущие домашние роботы-пылесосы будут использовать камеры для полноценного построения карты помещения, определения наличия людей и животных в комнате и, скорее всего, можно будет жестом указывать роботу на дальнейшие его действия или менять режим работы.

Осталось разобраться еще с колесами. Снимаем боковое колесо. Датчик сбоку колеса помогает определять роботу его положение в пространстве, а именно: стоит ли он на полу? Если контакт разомкнут, робот прекращает работу.

image

Разобрав корпус колеса, видим вот такой редуктор.

image

Конечно, всеми этими компонентами управляет ПО, и без правильно написанного программного кода робот функционировать не будет. В данном пылесосе имеется возможность обновления ПО, но сделать это смогут только опытные пользователи, так как требуется программатор для перепрошивки «мозгов» пылесоса. Используется программатор ST-Link. Основная часть прошивки робота осуществляется при помощи этого адаптера, через коннектор J2 JTAG на плате, а через J11 USB обновляется только навигационный модуль. Причем, обе части прошивки взаимосвязаны.

image

Робот-пылесос — сложное техническое устройство и цены на них относительно высокие, особенно если сравнивать с бытовыми пылесосами за 3000 рублей. Вероятно, когда робот сможет обходиться парой камер для выполнения всех навигационных действий, стоимость производства заметно упадет, а следовательно и конечная стоимость устройства. А пока покупатели платят по большей части за удобство: ставим таймер, уходим на работу, робот убирает в ваше отсутствие и автоматически возвращается на базу. Ну, и конечно же, лень — двигатель прогресса. Люди обычно не хотят ничего делать, лучше за них пусть будут делать всю работу другие. Как раз бытовые роботы для этого и разрабатываются.
Автор: @Exion
qRobot
рейтинг 25,40
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Комментарии (37)

  • +12
    Пластиковые шестерни — какой ужас.
    • +8
      Думаю, что во всех роботах-пылесосах только такие и стоят.
      • +1
        Нет. Китайские lrobot a320 — металл.
        ru.full-repair.com/how-to-disassemble/home-appliance/robot-vacuum-cleaner-wheel/
        Однако и это не помогает.
        Ищу, если что, такое колесо.
        Проработал пару месяцев и стал хромать на одно колесо.
        Выражается в явном большем сопротивлении на прокрутку по сравнению с исправным.
        В разобранном состоянии вроде всё крутится одинаково с исправным.
        • +1
          • 0
            Это запланированное устаревание, специально делают не надежный товар, что бы вы купили новый через год ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%80%D1%83%D0%B5%D0%BC%D0%BE%D0%B5_%D1%83%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5
          • 0
            Оно, да. Я видел на алиэкспрессе, от «официального представителя» в те же деньги.
            Пока руки не доходят заказать, хочу еще разок разобрать его, промерять параметры, да посмотреть на механику.

            На вид — всё ок, только в сборе поломанное колесо почти не прокрутить руками.
            • 0
              Похожая история была с накрученными на вал волосами. Их почти не видно и в разборке все норм. А соберешь, дашь побегать и опять клинит.
  • +1
    Тривиальный вопрос: и чем это лучше иробота?

    Нетривиальный вопрос: когда сделаете бесшумную модель?
    • 0
      Мы сейчас не сравниваем роботов, а просто разбираем. Сравнение было в этой статье: habrahabr.ru/company/qrobot/blog/192760/
      Ну, делаем не мы, а производитель.
    • 0
      Как показала практика, все это намного хуже пылесоса :) Основной качественный недостаток — оно гонит воздух из задницы вдоль пола, т.е. поднимает ту самую пыль, которую по идее должно собирать. Как веник — годится, не более. Мало того, много пыли в результате оседает уже не на полу, а на чем повыше. Проработка углов не очень… И есть глюки с комнатами сложной конфигурации — может залезть в коридор и час там елозить. Смена программ помогает, но не на 100%. Сыровато еще.
  • 0
    Подскажите, какой средний пробег до обращения в сервис?
    • 0
      По iClebo очень низкий процент отказа. Где-то порядка 1-2%, в сравнении с китайцами это просто небо и земля, у последних около 30% брака.
      • +2
        Вопрос был не про брак, а про ресурс. Сколько робот сможет проработать часов гарантированно?
        • 0
          У меня iRobot работает третий год в режиме три дня в неделю и заменяю только фильтры и боковую щеточку.
        • 0
          четвертый год работает iRobot 5xx. Работает каждый день, дважды (два ребенка, две кошки, ковролин)
          из обслуживания: трижды менял блок щеток. Но: если бы поменял сразу на блок от 7хх, то не менял бы ни разу
  • –6
    ставим таймер, уходим на работу, робот убирает в ваше отсутствие


    Приходим с работы, а он уже всё содержимое квартиры соседям «убрал»)
  • 0
    Вот вроде и хочется купить себе такого робота, но что-то останавливает.
    Очень далеко еще до идеала…
  • 0
    На некоторых пылесосах, выпускающихся довольно давно, уже стоят лазерные дальномеры, позволяющие строить карту помещения, что значительно сокращает время уборки и увеличивает сохранность мебели.
    • 0
      В других за это отвечает камера, разницы нет.
      • 0
        Разница есть. Говорят, что если закрыть пылесосу камеру, его поведение не меняется: habrahabr.ru/post/159965/
        • 0
          Не совсем так. Если робот включается из коробки первый раз и закрывается камера, то да. Если он уже ездил по этому маршруту, то он может вернуться и с закрытой камерой. Вообще. интересно самому, нужно потестировать будет.
        • 0
          А зачем закрывать камеру?
          • 0
            В целях эксперимента.
  • +1
    А это именно пылесос или всё же электровеник?
    • +2
      Электровеник с электромотором для всасывания мусора. Электромоторы в роботах слабые, так как емкости аккумулятора не хватает роботам для полноценной мощности всасывания.
      • –1
        В Румбе нет «всасывателя», есть только «заметатели». Как шутят у них, a vacuum cleaner without vacuum. В вашей моделе есть «пылесос»?
        • 0
          Всегда думал, что в Румбе есть некий электромотор. Приложите листок бумаги к выходному отверстию, он будет вибрировать в воздухе от потока воздуха. Значит электромотор есть. Он расположен прямо в пылесборнике. В iClebo он тоже есть, но расположен у вентилятора (см. фото, от него еще идет желтый проводок) в пластиковом кожухе. image
        • +1
          Шутка устарела. Уже несколько лет Румбы комплектуются корзинами для мусора AeroVac, в которые встроен воздушный насос. Т.к. я покупал Румбу сразу с такой корзиной, то не могу сказать, насколько этот насос улучшил качество уборки (в сравнении со старой корзиной), но, судя по фильтру, мотор со своей задачей справляется и пыль действительно всасывает.
          • 0
            Спасибо! Эту корзину-насос, оказывается, можно докупить отдельно: www.amazon.com/iRobot-Roomba-Series-AeroVac-Upgrade/dp/B005P5XTEY
          • 0
            Да и до появления aerovac в корзине был воздушный насос. По крайней мере в 500 серии.
        • +1
          В румбе есть всасыватель. Он сделан в виде турбины в отделении для мусора.
  • +1
    Каким образом СТ-Линком прошивают левый контроллер, он же, вроде как, только на СТМки заточен?
    Или этот контроллер — клон СТМки?
    • 0
      это 8-битный микроконтроллер
      Если кому-нибудь не лень — могут проанализировать даташит
      pdf.datasheetarchive.com/indexerfiles/Datasheets-CRAI/DSACRA000022768.pdf
      • 0
        Да я в курсе, что это 8-битный микроконтроллер, и даташит видел.
        Но вопроса это не снимает. Может, автор топика внесет ясность, раз он использовал СТ-Линк.
  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • 0
      Нормально, только с поиском базы может быть больше проблем. Он ведь основные данные берет с гироскопа и датчика расстояния. А камера по большей части нужна на конечном этапе для правильного и быстрого возврата на базу.
    • +2
      Наверно так ))
      image

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Самое читаемое Разное