Обычное дело: мы используем cookie. Здесь можно узнать зачем
Хорошо

Автономный робот-газонокосилка

Устройство похоже на робот-пылесос. С помощью компьютерного зрения и системы позиционирования он запоминает границы участка и самостоятельно стрижет газон, почти не требуя участия человека.
Навигации на базе компьютерного зрения
Обнаружение и огибание препятствий
Магнитный ключ для экстренного отключения

Введение

Стрижка газона утомляет. Однако работу можно упростить, если переложить ее на автономного робота-газонокосилку.

Запрос

Компания, разрабатывающая потребительских роботов, проектировала автономную газонокосилку. Им требовалась команда профессионалов для независимого анализа и проверки первой версии их печатной платы, созданной сторонними разработчиками. Наши знания и способность предсказывать возможные риски впечатлили клиента, и он решил продолжить разработку робота-газонокосилки в партнерстве с КЕДР Solutions.

Мы получили задание написать драйверы периферийных устройств для первой версии робота, а затем подключились к проектированию второй, более продвинутой, версии печатной платы.

Решение

Главной задачей была разработка машины, способной автономно, под минимальным надзором, косить траву в определенных зонах садового участка. В рамках этой задачи мы провели исследования, спроектировали плату, отвечающую за управление подвижными частями робота, и написали ПО для контроллера.

Чтобы прототип соответствовал требованиям заказчика, мы создали несколько итераций электроники и прошивки. Главная сложность заключалась в ограничениях на стоимость элементной базы. Заказчик хотел сделать продукт доступным для массового потребителя. Поэтому робот должен был быть дешевле, чем у конкурентов.
Главная печатная плата и другие детали робота-газонокосилки
Главная печатная плата и другие элементы робота-газонокосилки

Функционал робота-газонокосилки

Мы разработали прошивку, прототип и высокоуровневую логику – компьютерное зрение и визуальную одометрию. У робота есть графический интерфейс, он полностью заряжается за час и может работать автономно. Устройство может выполнять следующие функции:
  • Мониторинг состояния
    Если кто-то попытается украсть робота, машина подаст сигнал тревоги по Wi-Fi или 3G. Кроме того, робот отправит оповещение, если его нож за что-то зацепится или застрянет.
  • Обнаружение объектов
    Робот оснащен датчиком приближения, что позволяет ему обнаруживать объекты и людей. При обнаружении человека в зоне работы робот выключается.
  • Огибание препятствий
    Робот огибает встречающиеся в саду препятствия. Если один из его сенсоров обнаруживает помеху, робот немедленно останавливается и поворачивается в другом направлении.
  • Визуальная одометрия
    Робот может распознавать поверхность, на которой он работает. С помощью алгоритмов компьютерного зрения он распознает траву и ее цвет.
  • Система позиционирования
    Мы разработали фильтр Калмана для системы, состоящей из множества датчиков: акселерометра, гироскопа, магнитометра и GPS, которые используются для определения местоположения машины.
  • Магнитный ключ
    В чрезвычайной ситуации робота можно отключить с помощью магнитного ключа.

Использованные технологии

Altium Designer
для создания принципиальной схемы и проектирования печатной платы.
STM32F4 с ядром Cortex-M4
использовали в качестве микроконтроллера.
FreeRTOS
для разработки прошивки.
C/C++, Microsoft Visual Studio и Visual GDB
для написания прошивки.
Однокристальная камера с DVP-шиной
для ??.
Жидкокристаллический сенсорный экран
для отображения пользовательского интерфейса.
Радио-модулем NRF24L01
для связывания устройства с зарядной базой.
GPS, акселерометр, гироскоп, компас (магнитометр) и алгоритмы компьютерного зрения
для точного позиционирования робота.

Выполненные работы

  • Разработка встроенного аппаратного обеспечения
  • Разработка прошивки
  • Разработка встроенного ПО

Итоги

КЕДР Solutions смогла поставить проект на прочный технический фундамент и в то же время снизить стоимость разработки. Команда спроектировала аппаратную часть, создала прототип, написала прошивку и испытала устройство.
Процесс сборки прототипа специалистами KEDR Solutions
Сборка прототипа
Итогом разработки стало полностью готовое аппаратное обеспечение для автономного робота-газонокосилки, не требующего надзора. С помощью алгоритмов и датчиков – камеры, акселерометра и гироскопа – робот сканирует и наносит на карту область, где он будет работать. Кроме того, он оборудован схемой зарядки LiFePO4 аккумуляторов, а также модулем Wi-Fi и 3G.

Чтобы установить зону работ, нужно лишь пройтись по газону с роботом на руках, и он запомнит границы участка. После этого робот сможет стричь газон круглые сутки семь дней в неделю. Когда у него закончится заряд, он сам отправится к зарядной базе, а после вернется к работе.

Обратная связь по проекту:

КЕДР Solutions выполняет свои обещания. Больше всего меня впечатлила их гибкость. Они могут взять на себя полный цикл разработки – от проектирования аналоговых схем до создания сложных цифровых схем и программного обеспечения.
Генеральный директор компании-заказчика
Связаться с нами
Оставьте контактные данные, и мы свяжемся с вами в ближайшее время