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+. 
На 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. 
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.
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.
Далее необходимо аккуратно отсоединить концы бампера. Особых трудностей при этом возникнуть не должно, пластик достаточно упругий и прочный.
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.
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.
Освобождаем материнскую плату от множества контактов и видим гироскоп, который нужен для определения угла поворота робота.
И, наконец, освободим от всех контактов саму материнскую плату.
Что же представляет из себя такое устройство, как робот-пылесос. Блок-схема устройства представлена ниже:
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.
Разобрав корпус колеса, видим вот такой редуктор.
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.
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.
Как почистить робот-пылесос
Умная робототехника нуждается в уходе, как и любая другая. Действия по обслуживанию аппарата поддерживают его элементы в рабочем состоянии и продлевают срок службы. Чистка робота-пылесоса не требует специальных умений, осуществлять ее может каждый пользователь. Для этого потребуется немного времени и спецприспособления. Рассмотрим, как очистить составляющие устройства, как часто это следует делать.
Мусоросборник и фильтры робота-пылесоса
Почти все электронные помощники оснащены циклонными мусоросборниками. Они представлены пластиковыми контейнерами, которые оборудованы специальными фильтрующими элементами (поролоновый, мелкой очистки, HEPA) в зависимости от комплектации. Владельцам необходимо знать, как почистить фильтры в роботе-пылесосе, чтобы они выполняли свои функции и очищали воздух от пыли и аллергенов.
Контейнер и его составляющие необходимо очищать от мелких частиц и накопившегося мусора по мере заполнения. Регулярность процедуры влияет на всасывающую силу прибора.
- Достать контейнер. В зависимости от модели, он расположен в задней части корпуса или под крышкой на верхней плоскости.
- Вытряхнуть содержимое емкости в мусорное ведро.
- Извлечь фильтр HEPA, очистить его кистью, которая идет в комплекте.
- Промыть емкость, сетчатый и поролоновый фильтр под струей воды.
Важно! Если мусоросборник укомплектован несъемным мотором, мыть его запрещается. Следует протереть контейнер влажной тряпкой.
Частый вопрос покупателей – можно ли мыть фильтр от робота-пылесоса. Допустимо прополаскивать под водой сетчатый и поролоновый фильтр, HEPA положено менять каждые три-шесть месяцев. Срок его службы зависти от частоты уборок. Некоторые современные приборы комплектуются полностью моющими фильтрующими аксессуарами.
Торцевые щетки
Боковые щетки вращаются в процессе уборки и наматывают на себя шерсть и волосы. Чтобы их очистить, потребуется открутить их от корпуса с помощью крестовой отвертки. На современных устройствах метелки крепятся по принципу защелки, их легко снять, потянув вверх. Аккуратно срежьте волосы со щеток, протрите места их установки от пыли и установите обратно. Проводите манипуляцию по мере необходимости, примерно раз в неделю.
Центральная электрощетка
Турбощетка расположена у всасывающего сопла, поэтому она собирает большое количество волос и шерсти. Освобождать от засорений ее придется после каждого рабочего цикла.
- Отщелкнуть блок крепления механизма, извлечь центральную щетку.
- Почистить ее от волос с помощью специальной гребенки или резака.
- Вынуть и очистить подшипники по бокам.
Важно! Освобождать элемент от загрязнений, не вынимая его из блока, запрещено. Это может привести к выходу их строя всего механизма.
Очистка колес робота-пылесоса
Для бесперебойной работы прибора важно знать, как почистить переднее колесо робота-пылесоса и боковые ведущие. Уход за ними производится по мере загрязнения. Поворотный ролик для очищения от пыли извлекается из корпуса. Для этого с усилием нужно надавить на его ось. По завершении процедуры колесико устанавливается обратно таким же образом. Для очищения боковых колес следует перевернуть девайс вверх дном, затем надавить на них и убрать весь скопившийся под ходовой частью мусор.
Уход за датчиками
Не стоит забывать удалять пыль и с датчиков, которые отвечают за ориентацию гаджета в пространстве. В процессе уборки они загрязняются и покрываются пылью. Из-за этого девайс может некорректно работать: кружиться на одном месте, ездить только назад, выдавать ошибки. Поэтому многие покупатели задаются вопросом, как почистить датчики у робота-пылесоса Xiaomi и других популярных моделей.
Особенно важными являются определители перепада высоты на днище корпуса, ИК-датчики, вмонтированные в передний бампер, обзорная камера и лазерный сканер на верхней панели устройства. Эти рабочие элементы следует протирать по мере загрязнения безворсовой салфеткой.
Простые способы ухода за аппаратом помогут сохранить его работоспособность как можно дольше. В обзоре на видео показано, как чистить робот-пылесос от загрязнений.
Как работает робот пылесос: устройство и принципы уборки
Есть люди, которые занимаются уборкой полов только раз в неделю, а есть и другие, кто делает эту работу значительно чаще. Привлекательной характеристикой роботов-пылесосов становится тот факт, что они отвечают нуждам обоих категорий. Так или иначе, с ними дом становится безупречней, практически не требуя человеческого фактора.
Современные лучшие роботы пылесосы далеки от первых моделей, которые приходилось искать под каждым предметом мебели в доме, пока вы не услышите сигнал нехватки энергии. Последние модели, направленные на уборку домов, предлагают разительное повышение эффективности, способность к самоочищению, а также умение находить дорогу к зарядной станции самостоятельно.
В этой статье мы подробнее разберемся как работает робот пылесос. Помогать нам понять как устроен робот пылесос будет iRobot Roomba Red, а также проверим несколько других роботов-пылесосов на рынке.
Принцип работы робота пылесоса
Современный рынок предлагает огромный выбор роботов-пылесосов, цены на которые варьируются от 3.500 рублей до 100.000 рублей. Эти пылесосы для клининговых услуг характеризуются низкой посадкой и компактными размерами, чтобы сохранить возможность проникать под мебель, что недоступно традиционным пылесосам.
Большинство производителей скажет вам, что робот пылесос предназначен для дополнения к стандартной уборке пылесосом, но не может заменить эту работу. Они предназначены для выполнения ежедневной уборки, которая становится важным штрихом в поддержании чистоты, таким образом, робот-пылесос призван поддерживать чистоту между ручной уборкой пылесосом. Тем не менее, если вы из тех людей, кто никогда не пылесосит, роботизированный помощник сможет сделать полы и ковры чище, чем они есть сейчас, а вам не придется и палец о палец ударить.
Самым популярным производителем роботов-пылесосов в России остается iRobot, который предлагает на рынке разнообразные модели, начиная с базовой модели Roomba Red и заканчивая технологически продвинутыми Roomba Scheduler. Для того, чтобы разобраться с тем, как работает робот пылесос, мы заполучили в свои руки iRobot Roomba Red, который станет нашим проводником в мир роботизированной уборки. Давайте начнем с того, что у него внутри.
Устройство робота пылесоса Roomba
iRobot Roomba Red имеет размеры, приблизительно, 13-ю дюймами (33 см) в диаметре и 3,5 дюймами (9 см) в высоту. Внешний осмотр робота пылесоса позволяет выявить следующие детали:
Большинство роботов Roomba работают на аккумуляторах NiMH. Аккумулятор Roomba Red, для примера, рассчитан на 3 ампер-часа, а его полная зарядка занимает порядка семи часов / 18 вольт. Некоторые из последних моделей роботов-пылесосов iRobot, конечно, сократили это время до 2-3 часов. Полная зарядка равна приблизительно 2-3 часам времени уборки, что в мире пылесосов Roomba означает 2-3 комнаты, прежде чем роботу потребуется зарядка. За мобильность робота-пылесоса отвечают два моторизованных колеса. Roomba управляется переменной подачей мощности на каждое колесо.
Пылесос Roomba оборудован пятью моторами:
- Один за каждым колесом (Итого: 2);
- Третий управляет пылесосом;
- Четвертый вращает боковой щеткой;
- Пятый управляет комплектом щеток;
Далее мы рассмотрим другие системы, ответственные за работу роботизированных пылесосов Roomba, начиная с наиболее интересной: Навигационной системы.
Навигационная система робота-пылесоса Roomba
Если рассматривать её отдельно, то именно навигационная система делает роботы-пылесосы роботизированными. И основная разница в моделях за 3.500 рублей и за 80.000 рублей, скрывается в точности навигационных датчиков. Подопытный Roomba Red использует AWARE Robotic Intelligence System от iRobot, систему, призванную сократить вмешательство человека в работу робота максимально. Система осведомления включает несколько датчиков, которые собирают данные из окружающей среды, отправляют их на микропроцессор робота-пылесоса, после чего поведение Roomba регулируется должным образом. Согласно iRobot, система может реагировать на новые вводные данные до 67 раз в секунду. Далее мы разберемся с навигацией роботов-пылесосов детально и поймем как работает робот пылесос более детально.
Первое, что Roomba делает при нажатии на кнопку «Clean», рассчитывает размеры комнаты. Компания iRobot была весьма туманна, когда речь зашла о том, как робот это делает, но мы считаем, что робот посылает инфракрасный сигнал и проверяет, сколько времени требуется на возврат сигнала до приемника, расположенного на бампере робота-пылесоса. После того, как робот устанавливает размеры комнаты, он знает, как долго и далеко ему нужно двигаться в процессе уборки.
Ну а пока робот-пылесос убирает, он избегает ступенек и других видов перепадов высоты, используя четыре инфракрасных датчика на передней нижней части робота. Это «Датчики Обрыва», которые постоянно посылают инфракрасные сигналы и, получив отрицательный сигнал, Roomba незамедлительно остановится. Если робот приближается к обрыву, сигнал пропадет. Старшие модели, как Roomba Red, просто разворачиваются и двигаются в другую сторону, современные же модели способы почистить край обрыва. Когда Roomba Red врезается во что-то, его бампер активирует механические датчики, которые сообщают системе робота, что он столкнулся с препятствием. Затем используется определенный алгоритм действий, вовлекающих поворот и попытку движения вперед до тех пор, пока робот не сможет двигаться вперед.
Есть ещё один инфракрасный датчик, который мы назовем «Датчиком Стены», он расположен на правой стороне бампера и позволяет роботу-пылесосу Roomba очень внимательно двигаться вдоль стены и вокруг других объектов (например, мебели), не касаясь их. Это значит, что робот может пройтись вдоль плинтусов, не натыкаясь на них. Он также может самостоятельно рассчитать себе путь уборки, что, согласно iRobot, подключает предварительно заданный алгоритм, который позволяет роботу полностью охватить полы.
Алгоритм уборки робота-пылесоса Roomba Red
Когда мы тестировали робот пылесос, мы обнаружили, что Roomba начинает уборку двигаясь по спирали наружу, а затем направляется к периметру комнаты. После того, как он встречается с препятствием, он считает, что достиг периметра комнаты. Затем робот убирает вдоль «периметра», пока не достигнет ещё одного препятствия, после чего он чистит вокруг него, находит четкий путь и продолжает двигаться по комнате между объектами, будь то стены или мебель, пока не выйдет отведенное время уборки. Идея, кажется, логичной, уборка в течение определенного времени может обеспечить покрытие всего пола, но сможете ли вы достичь полного охвата пола на практике?
Роботы-пылесосы Roomba могут убирать около двух часов на одной зарядке. Если аккумулятора окажется недостаточно, Roomba просто вернется и подключится к зарядному устройству сам по себе. Зарядная станция поставляется в качестве дополнительной опции для моделей роботов iRobot начального уровня, однако, практически все роботы среднего и далее диапазона укомплектованы зарядной станцией. Возвращение робота на базу достигается с помощью инфракрасного приемника на переднем бампере. Когда батарея робота-пылесоса разряжается, тот начинает искать инфракрасный сигнал, излучаемый базой. После того, как робот находит его, Roomba следует сигналу зарядной станции и, таким образом, самостоятельно возвращается для подзарядки. Некоторые роботы-пылесосы также самостоятельно возвращаются к уборке после зарядки.
Таким образом, Roomba достаточно умны, чтобы чистить полы, пока вы смотрите кино, но остаются пока некоторые действия, необходимые с вашей стороны. Во-первых, вам придется удалить небольшие препятствия на полу, чтобы Roomba не застревал на них и не пытался втянуть их. Вы также должны указать роботу, куда двигаться нельзя. Используйте для этого включенные в комплект виртуальные стены, которые помогут содержать робота в определенных границах. Виртуальные стены подают инфракрасные сигналы, которые Roomba воспринимает по средствам приемника на бампере. Когда он принимает сигнал от виртуальной стены, он знает, что пора развернуться и направиться в другую сторону.
Многообразие датчиков робота-пылесоса, позволяют ему перемещаться в доме сравнительно автономно. Теперь давайте выясним, как он выполняет свою истинную цель: пылесосит?
Уборка роботом-пылесосом Roomba
По данным iRobot, более половины владельцев Roomba, называют их маленькими друзьями-пылесосами. Компания Electrolux, производитель высококачественных роботов-пылесосов Tribolite, сообщает, что получает письма и фотографии из семей, которые владеют роботами. Тем не менее, большинство людей покупают робот-пылесос не потому, что ищут себе нового питомца, которого не нужно кормить. Они покупают его потому, что полы пачкаются.
Робот-пылесос Roomba Red имеет систему очистки из трех частей. Если вы удалите щетки в сборе, можно увидеть два датчика грязи:
Боковая щетка несколько выступает за пределы робота-пылесоса, чтобы достичь районов, к которым робот-пылесос не может получить доступ. Эта щетка также вращается вдоль стен, поднимает грязь и пыль, направляя их к области пылесоса. Щетка с противоположной стороны пылесоса Roomba направляет к пылесосу грязь, которая находится под корпусом робота.
Экстрактор на нижней стороне Roomba состоит из двух вращающихся в противоположных направлениях щеток, которые поднимают грязь и другой мусор, направляя его непосредственно в мусорный бак.
Пылесос втягивает грязь и пыль, которую поднимает робот, пока движется по полу.
Вам, как правило, необходимо чистить мусорный бак, по крайней мере, один раз для каждой комнаты, которую пылесосит Roomba и, возможно, два или три раза, в зависимости от того, насколько грязные полы. Начальные модели пылесосов Roomba не знают, когда бак полон, он просто продолжает убирать. Вам также потребуется заменить фильтр, когда тот будет забит слишком сильно. У пылесоса нет мешка для сбора пыли, он просто собирает всё в мусорный бак.
Что касается мощности всасывания, web-сайт производителя утверждает, что пылесосы Roomba предлагают мощность всасывания, идентичную вертикальным пылесосам, хотя характеристики не предлагают ничего подобного. Тестирование роботов-пылесосов Roomba Red показало, что они отлично чистят полы из дерева и линолеум, собирая значительное количество грязи и шерсти домашних животных на низком и среднем ворсе ковров. Согласно производителю, роботы Roomba не предназначены для уборки ковров с высоким ворсом.
Теперь, когда вы самостоятельно пылесосите свою квартиру, вы принимаете разные решения в процессе. Например, если вы видите, что участок особенно грязный, вы проводите за его уборкой больше времени. Когда вы переходите с линолеума на кухне к ковру в зале, вы переключаете щетку и мощность пылесоса, чтобы достичь максимальной производительности на основе типа пола и функций пылесоса. Роботы-пылесосы Roomba призваны хотя бы частично воспроизвести способность человека к уборке.
Для того, чтобы выяснить, какие участки пола нуждаются в дополнительной уборке, Roomba Red использует два датчика грязи, расположенные непосредственно над центральной щеткой. Эти датчики используют акустическое действие. Когда мешалка поднимает большое количество грязи, её частицы вызывают вибрацию сильнее от попадания на металлические пластины датчиков. Датчики распознают увеличение количества грязи и сообщают Roomba, что в этой области стоит пройтись снова. Для того, чтобы обнаружить смену напольного покрытия, Roomba имеет подвижную колодку (в которой находится щетка), высоту которой регулирует автоматически, когда фиксирует подъем на 1-1,5 сантиметров от поверхности пола.
Есть также особенность, доступная роботам-пылесосам и не доступная человеку с вертикальным пылесосом, они могут убирать под мебелью. Благодаря тому, что Roomba Red в высоту насчитывает только 9 сантиметров, он легко может закатиться под большинство столиков, тумбочек, кроватей и даже под некоторые кушетки. Возможность уборки под мебелью, возможно, одна из козырных карт роботов-пылесосов.
iRobot Roomba Red является удобным устройством, но это лишь один из примеров робота пылесоса. В следующем разделе мы собираемся попробовать другие роботы-пылесосы, доступные на рынке.
Модели и виды роботов-пылесосов
Современный рынок предлагает огромный выбор моделей роботов пылесосов, каждый из которых охватывает определенные задачи — в первую очередь, тем не менее, они пылесосы. Большинство моделей также оснащается своего рода системой уклонения от препятствий, и работают с пульта дистанционного управления. Кроме того, существуют определенные различия между продуктами, на которые приходится большой ассортимент в цене. В этом разделе мы обсудим несколько роботов пылесосов и их отличительные характеристики.
В ассортименте дорогостоящих моделей роботов-уборщиков, вы сможете наблюдать тенденцию к расширению обязанностей в уборке, поскольку они будут делать больше, чем просто пылесосить полы. Продукты, которые раньше продавались исключительно в форме роботов-пылесосов, сегодня начинают предлагать дополнительные функции, среди которых подключение к сети Интернет, домашние системы видеонаблюдения или системы очистки воздуха. Будущее, вероятно, ждут домашние роботы, которые загружают музыку, отвечают на телефон, разогревают духовки, пока пылесосят ваш дом или квартиру.
За получением дополнительной информации по роботам-пылесосам, посетите соответствующий раздел нашего сайта: « Роботы-пылесосы «