Пылесосы с военным прошлым

Большинство из нас и не подозревают, что робот-пылесос появился в наших квартирах благодаря… военным. Известно, что в 1990 году Министерство обороны США заключило с компанией iRobot контракт на разработку устройства, призванного решить проблему ориентирования автономной техники в замкнутых пространствах с большим количеством препятствий. Звучит очень по-военному и совсем не по-бытовому. Но инженеры iRobot посмотрели на свое детище и приделали к нему пару щеток, насос и контейнер для мусора. Из этого в 2002 году у них получился простенький пылесос Roomba с собственной системой навигации. Сейчас роботы-пылесосы выполняют три типа задач: сухая уборка, влажная и комбинированная. С сухой и началась история машин с щетками. Это самый распространенный и доступный сегмент: минимальная цена такого пылесоса – около 2 тыс. рублей. Он оборудован набором датчиков, сухими метелками и валиком, который отправляет весь мусор в контейнер. Роботов для влажной уборки называют роботами-швабрами. Они заточены под мытье напольных покрытий и уже не оснащены метелками, а используют специальный валик. У некоторых есть резервуар для чистой воды, чтобы распылять ее по ходу движения, другие работают на предварительно увлажненном полу, так что для них необходимо «подготовить почву». Цена автоматических швабр – от 9 тыс. руб лей. Комбинированные устройства умеют и насухо убрать, и лужу затереть. Правда, нельзя сказать, что они одинаково хорошо справляются с обеими задачами. Стоимость таких помощников начинается тоже от 2 тыс. рублей.

 СХОДСТВА И РАЗЛИЧИЯ

 У роботизированных швабр и пылесосов много общего. Колесная база, датчики и программное обеспечение, которое всем управляет, обычно одинаковые. А вот набор щеток и контейнеров может варьироваться. Изначально военные прообразы пылесосов обладали всего парой сенсоров – датчиком удара о поверхность и лазерным счетчиком оборотов колеса. Первый срабатывал при прикосновении к поверхности: у робота по направлению движения установлен бампер, который при легком столкновении с препятствием вдавливается внутрь, работая фактически как большая кнопка. Если контакт произошел, гаджет меняет направление движения согласно алгоритму. Именно поэтому простые роботы «любят» застревать между ножками столов и стульев – они просто оказываются в ловушке, будто в коробке. Счетчик оборотов колеса служит для понимания, какой путь пройден (чтобы регулировать заряд), и для построения маршрута: машина двигается по прямой линии, считая количество оборотов, потом находит препятствие, смещается на некоторое расстояние в сторону, разворачивается и двигается обратно, ожидая, что обратный путь займет такое же количество оборотов. Измерение пройденного расстояния и направление перемещения позволяют роботу составить карту помещения, которую он будет использовать в будущем, оптимизируя маршрут. Если робот не хранит карту, он применяет эти расчеты для нахождения кратчайшего пути домой, на зарядную станцию. Например, робот знает, что его аккумулятора хватает на 2 км, он потратил 1,5 км на очистку комнаты, но удалился от зарядной станции всего на 5 м, так что может подметать эту комнату до последнего. Или другой вариант: из 2 км он потратил 0,5 км на путь до кухни и собирается чистить ее, поэтому ему надо заложить минимум 0,5 км на обратный путь, а значит, на чистку остается максимум 1 км. А это оказалась не кухня, а бальный зал… Но такой датчик уже не популярен в новых роботах, потому что его функции выполняет лидар. Лидары определяют расстояние благодаря рассеянию и поглощению света. В дорогих лидарах используются лазеры, но, поскольку нашим роботам не нужна большая дальность и высокая точность, они оборудованы светодиодами, выполняющими те же функции: робот посылает луч света, тот встречается с препятствием, приемный датчик регистрирует это и определяет расстояние до предмета. Лидары могут стать причиной забавных ошибок: если у вас есть зеркало в пол, роботу будет казаться, что это дверной проем, и он разметит несуществующее пространство за зеркалом. На устройствах попроще используется стереоскопическая камера, которая строит примитивную 3D-модель помещения. Если робот с ней (можно уточнить в настройках), то ему точно понадобится освещение, чтобы ориентироваться в пространстве. У некоторых роботов бампер заменен на датчики близкого расстояния, работающие на инфракрасном свете, – их лучи, как лазер у компьютерной мышки, позволяют распознать близкое препятствие. Такой же датчик, расположенный в днище, проверяет, не оказались ли мы на краю пропасти, точнее, лестницы. Последний важный датчик – для обнаружения стен. Он тоже работает на инфракрасных лучах и нужен не для того, чтобы избежать столкновения со стенами, а наоборот, чтобы максимально к ним приближаться и планировать траекторию, двигаясь вдоль стены, не растрачивая ресурсы на определение препятствий с помощью сенсора столкновений.

КОМАНДНЫЙ ПУНКТ

Итак, робот есть, мы выбрали нужный функционал, уложились в бюджет. Помимо качества уборки вторым достижением гаджета станет карта помещения. В зависимости от устройства она может различаться. Например, у самых простых роботов вы ее не увидите, она хранится где-то внутри памяти. А если вам будет доступно приложение, то сумеете оценить картографические способности вашего помощника. Алгоритм покрытия территорий может включать в себя много этапов: найти стену, следовать вдоль нее до первого препятствия, разворот... Если у вас есть доступ к составленной карте, то вы, скорее всего, сумеете ее скорректировать, добавив запрещенные зоны. Это может быть территория, где лежит какой-то экзотический ковер или детские игрушки. Некоторые модели, не поддерживающие управление со смартфона, иногда поставляются вместе со специальными магнитными столбиками для формирования границ, которые нельзя пересекать. Для продвинутых гаджетов можно размечать зоны с коврами, чтобы интенсивность уборки там была выше, или зоны с кафелем, чтобы уборщик мог сэкономить заряд батареи и быстрее его пройти. Ну и, конечно, в люксовые версии вшито формирование расписания, чтобы автоматизировать все по максимуму. Для выбора удачного робота надо руководствоваться следующими параметрами: площадь помещения для уборки, состав напольного покрытия, наличие домашних животных и детей, тип робота (швабра или пылесос) и бюджет. Для больших квартир требуются роботы с емким аккумулятором, чтобы заряда хватило на обработку за один раз, иначе ваш помощник будет ездить подзаряжаться. Если в доме много ковров, необходим робот с мощной колесной базой и хорошими щетками, и вам точно не подойдет робот-швабра. Если у вас один кафель и винил, то швабра окажется полезнее. При наличии домашних животных лучше брать робота с большей всасывающей силой и HEPA-фильтром – для уменьшения количества аллергенов. Если у вас маленькие дети, подойдет робот с возможностями контроля, чтобы избежать попадания мелких игрушек в механизмы. Ну а первую полную уборку следует провести вместе с роботом, наблюдая за его поведением, – поначалу ему понадобится контроль, как домашнему животному