La technologie de positionnement est une préoccupation majeure pour les utilisateurs de tondeuses à gazon intelligentes et un argument de vente majeur sur le marché. Un positionnement précis et fiable est essentiel, notamment dans les conditions complexes d'utilisation des tondeuses robotisées.
La précision et la stabilité sont cruciales, et Lymow prend cela au sérieux, garantissant que nos tondeuses à gazon offrent des performances fiables dans tous les environnements.
La précision et la stabilité sont cruciales, et Lymow prend cela au sérieux, garantissant que nos tondeuses à gazon offrent des performances fiables dans tous les environnements.
En tant qu'utilisateur de robots tondeuses intelligents, quelles sont vos exigences en matière de solutions de positionnement ? Précision et stabilité sont incontestablement les maîtres mots de nos produits. La stabilité par tous les temps et dans toutes les conditions de travail est un principe que Lymow a toujours respecté et appliqué. Chaque solution de positionnement pour robots tondeuses présente ses propres avantages et inconvénients.
Pour les pelouses aux conditions complexes, des solutions de capteurs fiables et raisonnables, ainsi que des algorithmes de positionnement robustes et stables, constituent le choix idéal. L'équipe Lymow a travaillé dur pour y parvenir et est fière de partager ses réflexions avec vous.
Les scénarios d'application des robots de tonte de pelouse sont très complexes et présentent les difficultés et défis suivants pour le positionnement de la technologie :
- Facteurs environnementaux
La pelouse n'est pas parfaitement plane et peut présenter de petits monticules, des zones basses, des pentes, etc. En pente, le centre de gravité et la posture du robot tondeuse changent constamment, ce qui affecte la précision des mesures du capteur et de l'algorithme de navigation, rendant difficile l'évaluation précise de sa position et de sa direction de déplacement. Par exemple, un écart de positionnement lors d'une montée peut entraîner une déviation du robot de l'itinéraire de tonte prévu, voire un risque de retournement.
- Perturbation de la végétation
Les différentes espèces d'herbe présentent des hauteurs, des densités et des stades de croissance différents. Une herbe plus haute ou plus dense peut affecter la perception du capteur de l'environnement. Par exemple, le faisceau laser d'un lidar peut être partiellement bloqué par de l'herbe haute, ce qui rend impossible l'obtention précise d'informations de distance sur des objets éloignés, affectant ainsi le jugement du robot et sa capacité à éviter les obstacles.
- Effet des conditions d'éclairage
Sous un fort ensoleillement, notamment par temps clair à midi, la lumière du soleil peut éblouir la caméra, ce qui entraîne une baisse de la qualité de l'image et complique l'identification précise des informations clés par les capteurs visuels, comme les limites de la pelouse et les obstacles. De plus, un fort ensoleillement peut interférer avec les résultats de mesure de capteurs tels que le lidar, affectant ainsi la précision du positionnement.
- Changements météorologiques
Les jours de pluie, l'eau de pluie peut mouiller les capteurs des robots, affectant ainsi leurs performances et la précision des mesures. Par exemple, elle peut former des gouttelettes sur l'objectif de la caméra, rendant l'image floue. Pour le lidar, l'eau de pluie peut réfracter et disperser le faisceau laser, affectant ainsi la précision des mesures.
Par temps venteux, l'herbe de la pelouse sera soufflée et balancée, ce qui rendra plus difficile pour le robot de juger les limites et les obstacles de la pelouse.
- Interférence de signal
Interférences électromagnétiques : Dans certains environnements, des interférences électromagnétiques peuvent être générées par d'autres appareils électroniques ou installations électriques, tels que des lignes à haute tension à proximité, des stations de base de communication sans fil, etc. Ces interférences électromagnétiques peuvent affecter les signaux de navigation et de positionnement des robots de tonte de pelouse, entraînant des erreurs de transmission de données de capteur ou des écarts du système de positionnement.
Blocage du signal satellite : pour les robots de tonte de gazon utilisant la technologie de positionnement par satellite (comme RTK), des obstacles tels que des bâtiments, des arbres et des montagnes peuvent bloquer les signaux satellites, rendant impossible pour le robot de recevoir suffisamment de signaux satellites, affectant ainsi la précision et la stabilité du positionnement.
- Le système lui-même
La fusion et le traitement des données sont complexes : la fusion et le traitement efficaces des données provenant de plusieurs capteurs constituent un défi. Le format des données, la fréquence d'échantillonnage et la précision des capteurs peuvent varier, et des algorithmes complexes doivent être développés pour traiter et fusionner ces données en temps réel afin d'améliorer la précision et la fiabilité du positionnement. Parallèlement, le traitement des données requiert d'importantes ressources informatiques, ce qui sollicite fortement les performances des processeurs des robots tondeuses.
Il existe actuellement plusieurs solutions de positionnement grand public disponibles, qui seront comparées ci-dessous.
1. Un schéma de positionnement basé sur RTK + IMU
2. Schéma de positionnement basé sur le lidar
En raison du coût, de la consommation d'énergie et des limitations de taille, la portée disponible du radar laser adapté aux robots de tonte de pelouse n'est généralement que de 30 à 40 mètres, ce qui ne convient pas aux grandes pelouses.
3. Schéma de positionnement basé sur la vision
4. Schéma de positionnement par fusion basé sur la vision RTK +
Sur la base de ce qui précède, l'équipe Lymow a toujours adhéré à la voie technique de la fusion multicapteurs, n'a jamais hésité et a obtenu d'excellents résultats. Nous continuons à travailler dur et attendons avec impatience nos prochaines avancées.
Lymow One sur Kickstarter :
https://www.kickstarter.com/projects/lymowone/lymow-one-boundary-free-robot-mower-for-any-terrain-and-size
La technologie RTK (cinématique en temps réel) permet un positionnement de haute précision grâce à la réception des signaux GNSS et à l'exploitation des informations différentielles des stations de référence au sol. L'IMU (unité de mesure inertielle) mesure les données d'observation telles que l'accélération et la vitesse angulaire pour déterminer la posture et le mouvement du robot de tonte. Grâce à la combinaison des deux, la technologie RTK fournit des informations de position absolue, tandis que l'IMU fournit une estimation continue de la position et de la posture.
Avantages :
- Positionnement de haute précision : la technologie RTK peut fournir des informations de positionnement de haute précision et réaliser un positionnement au centimètre près.
- Relativement stable : I MU peut fournir des informations de position et d'attitude continues dans un court laps de temps, sans être affecté par des interférences environnementales externes, et peut toujours maintenir une certaine capacité de positionnement lorsque le signal satellite est temporairement perdu.
Inconvénients :
- La dépendance aux signaux satellites est importante. Dans les environnements comportant des obstacles tels que des bâtiments et des arbres, les signaux satellites peuvent être perturbés, ce qui entraîne une diminution de la précision du positionnement.
- La robustesse est faible. Lorsque la précision du positionnement RTK est insuffisante, l'autonomie de l'IMU est faible et le système diverge rapidement, ce qui ne garantit pas sa stabilité continue.
2. Schéma de positionnement basé sur le lidar
Le lidar mesure la distance des objets dans leur environnement en émettant des faisceaux laser et en recevant des signaux réfléchis. Les robots tondeuses utilisent le lidar pour scanner leur environnement, établir une carte et déterminer leur position et leur posture en comparant les données de numérisation actuelles avec les données cartographiques. Parallèlement, ils combinent des capteurs tels que l'IMU pour améliorer la stabilité du système.
Avantages :
- Le Lidar peut mesurer les informations de distance de l'environnement environnant en émettant des faisceaux laser et en recevant des signaux réfléchis, et présente les caractéristiques d'une haute précision et d'une haute résolution.
- Il peut obtenir rapidement des informations tridimensionnelles sur l'environnement environnant, ce qui aide non seulement au positionnement, mais aide également les robots de tonte à gazon à éviter les obstacles.
- Le Lidar n’est pas affecté par les conditions d’éclairage et peut fonctionner normalement de jour comme de nuit.
Inconvénients :
- Le coût élevé et le volume important de l'équipement ne sont pas propices à la conception miniaturisée des robots de tonte de pelouse.
- Le capteur radar laser est exposé à l'extérieur du robot de tonte de pelouse, avec un risque de dommages de surface, et les taches attachées affectent sérieusement la précision du système.
- Dans les environnements poussiéreux, brumeux, etc., la précision des mesures du Lidar peut être affectée. De plus, sa détection est faible pour les objets transparents et à faible réflectivité.
- Avec seulement des informations de télémétrie, il est impossible de distinguer le type d’obstacle et de gérer efficacement l’impact des obstacles dynamiques sur le positionnement.
- Pour les exigences de scène élevées, l'échec de positionnement se produit dans les zones peu structurées et ouvertes ; dans le même temps, la lumière du soleil a un impact important sur la précision de télémétrie du Lidar.
En raison du coût, de la consommation d'énergie et des limitations de taille, la portée disponible du radar laser adapté aux robots de tonte de pelouse n'est généralement que de 30 à 40 mètres, ce qui ne convient pas aux grandes pelouses.
Le robot tondeuse utilise une ou plusieurs caméras pour capturer des images de son environnement, reconnaît les points caractéristiques et les repères grâce à des algorithmes de traitement d'images et combine des informations telles que des cartes antérieures pour déterminer sa position et sa posture. Parallèlement, il est assisté par des capteurs tels que des centrales inertielle (IMU) pour améliorer la stabilité du système.
Avantages :
- Le coût est relativement faible, la consommation d’énergie est faible et la stabilité et la durée de vie du capteur sont bonnes.
- Des informations visuelles riches peuvent être obtenues et, combinées à la perception visuelle, le système de positionnement peut pleinement utiliser ces informations.
Inconvénients :
- En raison de l’influence des conditions d’éclairage, la précision du positionnement visuel peut diminuer dans des environnements à forte ou faible luminosité.
- Les algorithmes de traitement d’images sont complexes, techniquement difficiles et ont un seuil de développement élevé.
4. Schéma de positionnement par fusion basé sur la vision RTK +
Le système de positionnement par fusion combine les avantages de plusieurs technologies de positionnement. Le RTK fournit des informations de position absolue de haute précision, les capteurs visuels fournissent des informations de position relative en reconnaissant les caractéristiques de l'environnement, et des capteurs tels que l'IMU et le compteur de vitesse de roue peuvent fournir des informations sur la posture et le mouvement. Grâce à la fusion de ces informations, les robots tondeuses peuvent déterminer plus précisément leur position et leur posture.
Avantages :
- L’intégration de plusieurs technologies de positionnement peut exploiter pleinement leurs avantages respectifs et améliorer la précision et la stabilité du positionnement.
- Le RTK fournit des informations de position absolue de haute précision, la vision peut reconnaître les caractéristiques de l'environnement environnant, l'IMU et le compteur de vitesse de roue peuvent fournir des informations continues sur la posture et le mouvement, se compléter et améliorer la fiabilité du positionnement.
- Il a une forte adaptabilité à l'environnement et peut bien fonctionner dans différentes conditions d'éclairage et environnements de terrain.
Inconvénients :
- Le système présente une grande complexité, nécessite une technologie complexe de fusion d’algorithmes et de traitement de données et présente un seuil de développement élevé.
- Le coût est relativement élevé et nécessite l’installation de plusieurs capteurs.
Sur la base de ce qui précède, l'équipe Lymow a toujours adhéré à la voie technique de la fusion multicapteurs, n'a jamais hésité et a obtenu d'excellents résultats. Nous continuons à travailler dur et attendons avec impatience nos prochaines avancées.
Lymow One sur Kickstarter :
https://www.kickstarter.com/projects/lymowone/lymow-one-boundary-free-robot-mower-for-any-terrain-and-size
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