Робот-пылесос: как устроен и работает

Современные роботы-пылесосы далеки от первых экспериментальных моделей. Сегодня не нужно ходить за девайсом, заботливо поправляя траекторию пути и спасая его из ворса и других препятствий. Последние модели и вовсе оснащаются машинным зрением (Roomba j7+) и искусственным интеллектом (Samsung Jet Bot AI+). Ввиду постоянного совершенствования этих аппаратов, не лишним будет разобраться, как устроены роботы-пылесосы.

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Для чего нужен робот-пылесос
2. Из чего состоит робот-пылесос
3. Как работает робот-пылесос
4. Дополнительные функции
5. Заключение

 

Для чего нужен робот-пылесос

Существует миф, будто последние версии роботов заменяют обычные пылесосы. На деле роботизированные модели выполняют строго определенные функции и не подходят для генеральной уборки, особенно, если в помещении есть ковры с длинным ворсом. Их мощности просто не хватит, чтобы полностью удалить пыль и мусор с таких покрытий.

Круглая форма роботов не способствует качественному удалению грязи в углах, щелях, у плинтусов. Да, современные модели оснащаются боковыми щеточками-усиками, но после них все же остается немного пыли. Остается и проблема экскрементов домашних животных. Обычный робот-пылесос, лишенный системы распознавания объектов, исправно распределит неприятную субстанцию по всему полу и с чувством выполненного долга уползет на зарядку.

Все это к чему? Роботизированные девайсы пока еще не способны полностью заменить генеральную уборку. Функции робота-пылесоса сводятся к ежедневной профилактической чистке квартиры или офиса. В любом случае, преимуществ у таких устройств больше, чем недостатков:

• Вам не нужно регулярно пылесосить полы самостоятельно.
• Робота можно запустить дистанционно или поставить на таймер. Он будет убирать квартиру, даже когда вы на работе.
• Последние модели роботизированных пылесосов достаточно компактны, чтобы убирать мусор в труднодоступных местах. Например, под диванами, стульями, другой мебелью.
• У большинства роботов есть функция влажной уборки. Такие модели одновременно пылесосят и моют полы.

Из чего состоит робот-пылесос

Современный роботизированный пылесос – это диск диаметром до 40 см и высотой до 13 см, оснащенный сенсорами, аккумулятором, мотором и прочей электроникой. Типичный робот-пылесос состоит из следующих элементов:

Камера

Нужна для того, чтобы аппарат ориентировался в пространстве. Обычно располагается в верхней части корпуса. С ее помощью робот строит карту помещения и определяет кратчайший путь до базы. Некоторые модели оснащены двумя камерами: фронтальная оценивает препятствия, верхняя – строит карту.

Пылесборник

Съемный пластиковый контейнер для мусора. Объем пылесборника зависит от модели (обычно не превышает 1 л). На рынке есть компактные модели пылесосов с пылесборниками объемом 0,2 л. Существует два типа пылесборников: циклонный и аквафильтр. Первый – это обычный контейнер, второй – водяной фильтр. Емкость нужно подбирать с учетом площади помещения: до 50 м³ - 0,2-0,3 литра, до 80 м³ - 0,5 литра, больше 80 м³ - 1 литр.

Фильтр очистки

Располагается в задней части корпуса, используется для очистки выбрасываемого наружу воздуха. В современных моделях используются HEPA-фильтры из гофрированного волокнистого материала с тончайшими волокнами, способными задерживать частицы до 0,1 мкм.

Аккумулятор

Обычно располагается под съемной пластиковой крышкой. Производители комплектуют свои устройства батареями двух типов: литий-ионными (Li-Ion) и никель-металл-гидридными (NiMh). Первые стоят дороже, у них больше емкость при тех же габаритах, плюс у них отсутствует «эффект памяти». Вторые стоят дешевле, но у них есть «эффект памяти» - он проявляется в постепенном снижении емкости при неполной разрядке аккумулятора во время работы. NiMh-аккумуляторы постепенно уходят в прошлое. В последних моделях емкости батареи достаточно, чтобы обеспечить бесперебойную работу пылесоса на протяжении 120 минут.

Набор сенсоров

Датчики робота-пылесоса являются частью навигационной системы. Существует 3 основных типа датчиков: оптические – нужны для определения препятствий; ультразвуковые – помогают аппарату находить дверные проемы, заезжать под мебель; инфракрасные – позволяют перебираться через небольшие препятствия, двигаться вдоль стен.

Колеса

Обычно хватает двух приводных и одного направляющего, но в продаже доступны девайсы с тремя и четырьмя колесами.

Двигатели

Приводят в действие вакуумную турбину, колеса и щетки. Модели с прямоточными моторами подходят только для сухой уборки, с байпасными – для влажной. Для повышения степени вакуумирования используются многостадийные моторы.

Система очистки

Состоит из основной турбощетки и одной или двух боковых. Основная используется для чистки полов, ковров и ковролинов, боковые – для чистки труднодоступных мест: углов, щелей, плинтусов. Моющий робот-пылесос дополнительно оснащен системой для разбрызгивания воды и щеткой для мытья пола.

Как работает робот-пылесос

За позиционирование и перемещение устройства отвечает навигационная система. Это комплекс датчиков и видеокамер под контролем управляющей программы. С помощью навигационной системы робот строит карту комнаты, определяет свое положение в ней и выбирает оптимальный маршрут уборки.

Сегодня наиболее продвинутой является навигация при помощи лазерного дальномера. Обычно LDS-датчик (лидар) располагается в верхней части корпуса и выглядит как небольшая шайба. При встрече с препятствиями испускаемые им световые лучи отражаются и регистрируются приемником, далее управляющая программа определяет расстояние до предметов на основе временной задержки. Мощности лидара достаточно, чтобы охватывать площадь в радиусе до 6 метров.

У лазерного дальномера есть альтернатива – ToF-камера, позволяющая делать объемные снимки окружающего пространства. Работает она по схожему с лидаром принципу, при этом не нуждается в выносном корпусе. Камеру встраивают прямо в корпус пылесоса, что позволяет сделать его ниже и компактнее.

В конструкции робота-пылесоса может быть гироскоп – механизм, реагирующий на смену углов ориентации устройства относительно стартовой точки (обычно это база). Другими словами, пылесос запоминает, откуда приехал, где был и куда ему нужно вернуться после окончания уборки.

 

В комплекте с роботом-пылесосом также могут идти внешние датчики – так называемые «виртуальные стены», делящие помещение на разные зоны. По сути, это маяки в виде маленьких пластиковых коробок или магнитных лент, по которым девайс определяет дверные проемы и места, куда ему нельзя ехать. Для связи с маяками используются инфракрасные сенсоры с дальностью действия порядка 1 м. Они располагаются по периметру корпуса и помимо связи с маяками обеспечивают движение аппарата вдоль стен.

Принцип работы робота-пылесоса таков: во время движения аппарата одна или две боковые щетки сметают пыль и грязь к центральной. Эта щетка направляет мусор в мусоросборник, где за счет воздушного потока он прессуется. Щетка может быть с ворсовым покрытием (хороша для борьбы с пылью и шерстью домашних животных) и резиновым (подходит для уборки крупного мусора).

Излишки воздуха выводятся наружу через специальный фильтр. Если у пылесоса есть функция влажной уборки, то после сбора пыли робот разбрызгивает воду или моющую жидкость и натирает пол специальной щеткой. Грязная вода удаляется скребком и всасывается в емкость. После окончания работы пылесос автоматически возвращается на базу для подзарядки.

Дополнительные функции

Возможности робота-пылесоса можно расширить за счет дополнительных функций. Существуют модели с такими функциями:

• Частичная (локальная) уборка – робот уберет небольшое пространство вокруг себя, игнорируя остальную комнату. Полезна, когда вы что-то рассыпали или разлили. Функция активируется нажатием специальной кнопки.
• Обеззараживание воздуха – в пылесос встроена ультрафиолетовая лампа, которая убивает вредные микроорганизмы. Обычно функция активируется отдельно, но у нас есть модели с автоматической ионизацией.
• Самоочистка – помимо заряжающего устройства в базе пылесоса предусмотрен достаточно крупный мусоросборник. При заполнении собственного (малого) мусоросборника аппарат возвращается на базу, где мусор перемещается в основной контейнер.

Заключение

Робот-пылесос – хороший помощник в ежедневной уборке помещения. Фактически, он берет на себя все рутинные обязанности по уходу за домом или офисом. Аппарат сам контролирует уровень зарядки аккумулятора, степень заполнения пылесборника, наличие воды в резервуаре. При этом встроенная система навигации самостоятельно определяет оптимальный маршрут уборки и следит за тем, чтобы девайс не работал «вхолостую», то есть, не возвращался к уже очищенным участкам. Последние модели от ведущих производителей успешно освоили голосовое управление – они умеют связываться с «умными» колонками от Google и Apple, благодаря чему управление стало еще проще.