Как сервисные роботы понимают свое окружение

Mar 20, 2023

Фундаментальным для любого RVC является его способность перемещаться с высокой степенью точности. Здесь интеллектуальные встроенные контроллеры двигателей HVC 4222F от TDK обеспечивают прямое управление различными шаговыми двигателями, а также коллекторными (BDC) и бесщеточными (BLDC) двигателями постоянного тока. Они приводят в движение двигатели, которые вращают шестерни, обеспечивая движение колес RVC в правильном направлении. Высокая точность этих устройств имеет жизненно важное значение, поскольку пылесос не сбивается с пути, независимо от того, используете ли вы датчики или нет; знание того, что колесо поворачивается на 90 градусов, а не на 88 градусов, необходимо для обеспечения того, чтобы RVC находился там, где, по его мнению, он находился в течение определенного периода времени.

Ультразвуковые датчики времени пролета (ToF), такие как CH101 и CH201, обеспечивают точные измерения дальности до целей на расстояниях до 1,2 м и 5 м соответственно. Они посылают ультразвуковой импульс, а затем слушают эхо, отражающееся от объектов в поле зрения датчика (FoV). Встроенный процессор рассчитывает время полета, а внешний блок управления определяет расстояние до объектов. В отличие от оптических датчиков расстояния, ультразвуковые датчики работают при любом освещении, включая темноту, и обеспечивают измерения с точностью до миллиметра независимо от цвета цели и могут обнаруживать прозрачные объекты, такие как стекло. В роботе-пылесосе CH201 дальнего радиуса действия можно использовать для обнаружения как движущихся, так и неподвижных объектов днем ​​и ночью, заблаговременно отклоняясь от своего маршрута, чтобы избежать столкновения. Ультразвуковой ToF-датчик CH101 с более коротким диапазоном действия можно установить в робот-пылесос для определения различных типов пола. Здесь амплитуда отраженного сигнала различается в зависимости от того, твердая или мягкая поверхность цели. Когда робот-пылесос перемещается с деревянного пола на ковровое покрытие, датчик может дать указание двигателям увеличить скорость, поскольку им необходимо усерднее работать с этим типом пола. Эти датчики также могут определить, находится ли уборщик наверху лестницы, предотвращая падение.

Основы ультразвукового зондирования

Многие решения для навигации роботов-пылесосов используют визуальную одновременную локализацию и картографирование (VSLAM) или технологию лидара для создания виртуальной карты помещения, что позволяет ему передвигаться более эффективно и результативно. Однако если пылесос по какой-либо причине поднять и поставить в другом месте, он не будет знать, где он находится. Поэтому ему нужно будет двигаться в случайном направлении и, отслеживая стены, он сможет заново обнаружить свое новое местоположение относительно карты. Инерционные измерительные блоки (IMU), такие как ICM-42688-P от TDK, могут помочь решить эту проблему. Эти шестиосевые датчики движения измеряют крен, наклон и рысканье робота-пылесоса как с линейной, так и с вращательной точки зрения. На основе этих движений, а также картографирования помещения пылесос может определить свое точное местоположение. И если кто-то возьмет его и поместит куда-нибудь еще, он будет знать, где он находится в реальном пространстве. Для роботов-пылесосов, которые не используют технологию VSLAM или лидарное картографирование, положение и навигация могут определяться с помощью точного счисления. Комбинируя измерения вращения колес с инерционными измерениями IMU и обнаружением объектов датчиками ToF, пылесос может ориентироваться в помещении.

При внедрении искусственного интеллекта (ИИ) с голосовой поддержкой микрофоны, такие как многорежимный цифровой микрофон ICS-43434, становятся важной сенсорной технологией. В данный момент шум моторов и вращающихся щеток пылесоса немного громкий. Однако, когда они становятся тише, алгоритмы можно научить игнорировать этот шум и специально прислушиваться к голосу пользователя — несколько возможностей — вызвать пылесос, чтобы он что-то убрал, или приказать ему выключиться. Альтернативным решением может быть то, что, если микрофон заметит, что что-то говорят, встроенные контроллеры двигателя пылесоса, такие как HVC 4420F от TDK, могут замедлить или выключить двигатель, чтобы прослушать команду.