Компания Dyson разработала робот-пылесос с полноценной оптической системой навигации.
Как устроен зрячий пылесос?
Dyson 360 Eye оснащен интерфейсом Wi-Fi, подключается к локальной сети и управляется с помощью специального приложения с планшета, смартфона или через интернет. Кроме того, благодаря такому подключению пылесос скачивает и автоматически обновляет свою прошивку.

Вряд ли посетителей берлинской выставки IFA, посвященной бытовой технике и электронике, можно было удивить роботом-пылесосом. Во всяком случае не в 2014 году, когда на сияющих чистотой стендах каждого уважающего себя производителя сновали миниатюрные круглые и квадратные роботы, подметая несуществующую пыль. Хотя одно исключение все-таки было: количество желающих посмотреть на новинку компании Dyson явно превышало возможности помещения, где проводилась презентация. Что, впрочем, неудивительно, учитывая тот факт, что именно Джеймс Дайсон в свое время разработал циклонный пылесос и тем самым совершил революцию в области домашней уборки. Подобной же революции публика ожидала и на этот раз.

«История роботов-пылесосов Dyson началась 16 лет назад, — говорит Алекс Нокс, директор по разработкам компании. — В 2001 году мы даже изготовили предсерийный экземпляр модели DC06. Эта идея опередила время, поскольку ключевые технологии еще не были готовы — двигатели были недостаточно компактными и эффективными, а батареи — недостаточно легкими и емкими. Робот получился громоздким и очень дорогим и в серию не пошел».

Ориентация на местности

По словам Алекса Нокса, при создании нового робота пришлось решать две важные проблемы. Первая связана с эффективностью алгоритмов уборки. Когда человек пылесосит комнату, он помнит, где уже был, чтобы не проходить там второй раз — ведь это непроизводительная затрата времени и сил. Вот и робот, чтобы действовать эффективно, должен знать, где он уже убирал, то есть ориентироваться в помещении. Поэтому одной из ключевых технологий для робота Dyson 360 Eye стала разработка собственной системы машинного зрения. Камера на верхней крышке, закрытая прозрачным куполом, через выпуклое параболическое зеркало 30 раз в секунду снимает круговую панораму (по горизонтали 360 градусов, по вертикали 45), на которой система распознавания образов ищет небольшие области высокого контраста — углы комнат, мебели, стыки. Точки в центре этих областей используются системой как опорные — своего рода «навигационные спутники», по которым она с помощью триангуляции устанавливает свое местоположение в комнате и строит карту помещения. Кроме того, Dyson 360 Eye оборудован ультразвуковыми сонарами, которые не дают пылесосу сталкиваться с мебелью и стенами, и инфракрасными датчиками на нижнем торце, предотвращающими падение со ступенек. По этим данным робот строит схему помещения и рассчитывает наиболее эффективный путь для уборки. Как только система замыкает контур стен, это означает, что уборка закончена и можно возвращаться на «базу» для подзарядки батарей. В следующий раз, когда робот начнет процесс уборки (по расписанию или по команде), карта будет составляться заново — на тот случай, если в помещении передвинули мебель.

Маленький танк

«Никаких датчиков загрязненности у нашего робота нет, они просто не нужны, — говорит Алекс Нокс, — робот делает эффективную уборку за один проход. Поэтому второй важной задачей для инженеров стало создание системы сбора пыли с любых поверхностей. Для этого мы использовали широкую, на всю ширину корпуса, щетку с двумя видами щетинок. На твердых покрытиях, где пыль обычно удерживается электростатическим зарядом, хорошо работают проводящие углепластиковые (карбоновые) щетинки, а нейлоновые лучше сметают пыль с ковров и мягких покрытий. Но из-за размеров щетки для крупных колес не оставалось места, а у мелких недостаточно проходимости, так что пришлось создать гусеничный привод — как у танка. Только вместо пушки у нашего робота — пылесос с фирменной циклонной системой фильтрации, никогда не теряющий мощности всасывания».

Фото
Алекс Нокс, директор по разработкам компании Dyson: «Прорыв в бытовой робототехнике — это синергия множества технологий: емких батарей, компактных электромоторов и вычислительных мощностей, способных обрабатывать данные с многочисленных датчиков по сложным алгоритмам».

Двигатели, батареи, роботы

Dyson DC06
Разработанный в 2001 году, этот робот с технической точки зрения был весьма совершенен — на нем установлено около 70 датчиков, данные с которых обрабатывали три бортовых компьютера. Колеса снабжены независимыми электромоторами. Робот размером с обычный пылесос имел систему навигации и циклонную систему фильтрации, был снабжен для работы двумя аккумуляторными батареями. Модель не пошла в серию, поскольку цену не удалось сделать достаточно низкой (она составляла более $4000).
Dyson 360 Eye
Представленный на берлинской выставке IFA 2014, этот робот стал плодом 16-летней работы коллектива из 200 инженеров компании. Он снабжен полноценной системой оптической навигации, а также фирменным циклонным пылесосом, который позволяет провести полноценную уборку за один проход. Батарей хватает примерно на 30−40 минут уборки, после чего робот возвращается «на базу» для двухчасовой подзарядки.

Пять лет назад «Популярная механика» беседовала с Джеймсом Дайсоном о том, что ждет нас в ближайшем будущем. По его словам, перевернуть индустрию домашней уборки должны были достижения в трех областях: это более емкие и легкие батареи, более компактные и мощные электромоторы и робототехника. Его прогнозы полностью подтвердились: инженеры компании разработали миниатюрные и очень эффективные вентильные электродвигатели на постоянных магнитах (Dyson Digital Motor, DDM), работающие на скоростях свыше 100?000 об/мин. Это сделало возможным появление аккумуляторных (беспроводных) пылесосов, таких же эффективных, как и обычные модели. Такой же двигатель является «сердцем» робота-пылесоса Dyson 360 Eye, анонс которого подтверждает прогноз знаменитого британского изобретателя.

Статья «Мне снизу видно все» опубликована в журнале «Популярная механика» (№11, Ноябрь 2014).