KOT KURA BREZ GLAVE

Pri nas so najbolj priljubljeni roboti Roomba podjetja iRobot. Mimogrede, gre za podjetje, ki je svojo pot začelo kot izdelovalec vojaških robotov, veliko pozneje pa je vstopilo tudi v civilno sfero. Na voljo je več družin robotov, ki se razlikujejo po načinih čiščenja, motorju in baterijah, tipalih, vsi pa imajo, kot trdi podjetje, inteligentni sistem zavedanja.

Na podlagi podatkov tipal procesor v robotu 67-krat na sekundo prilagaja njegovo delovanje. Glede na opazovanje robota sklepamo, da ta najprej približno izmeri prostor, v katerem je. To stori s pošiljanjem infrardečega signala in merjenja časa, ki preteče, da se ta po odboju od zidov vrne na infrardeči sprejemnik. Ko robot izračuna približno velikost prostora, ve, koliko časa bo potreboval za sesanje. Ta sistem ima nekaj pomanjkljivosti, med njimi se nam zdi največja ta, da lahko izmeri le površino enega prostora, ne pa celotnega stanovanja. Ko med sesanjem odkrije prehod v drugo sobo, mora prilagoditi svoje delovanje. Roombe imajo samostojno napravo, imenovano svetilnik, ta pa robotu, ko najde nov prostor, pove, naj najprej zaključi sesanje prve sobe in šele nato vstopi v drugo.

Večina robotskih sesalnikov ima pod telesom infrardeče senzorje, ki preprečujejo, da bi robot padel po stopnicah ali v drugo luknjo, ki jo morda imamo v prostoru. Spet iz praktičnega preizkusa Roombe pa smo ugotovili, da nižjega roba (na primer višine dveh centimetrov) ne zazna kot nevarnosti in robot zapelje čezenj v drug prostor. Tipičen primer so kopalnice in stranišča, kjer obstaja rob za preprečevanja izliva vode v druge prostore. Robot v prostor zapelje in se tam ulovi. Nazaj ne more, saj je rob previsok, da bi zapeljal prek njega.

Premikanje Roombe v prostoru je videti kot naključno premikanje ali kot tek kure brez glave. Ko so pri prvi generaciji robotov pri iRobotu razmišljali, kako naj se ti premikajo, so za vzor vzeli vedenje žuželk. Robot ne ve, kje je, njegov algoritem naključnega premikanja pa zagotovi, da gre prek vsake točke v sobe v poprečju štirikrat. Prek nekaterih manj kot štiri, prek drugih večkrat, a načeloma naj bi tako robot posesal vsako točko v prostoru. Dražji modeli imajo dodatno tipalo znotraj sesalnika, ki zazna povečano količino smeti, zato sesalnik naredi nekaj krogov po tem področju. Ko Roomba trči ob oviro v prostoru ali na zid, kar zaznajo mehanska tipala – odbijači na telesu ali infrardeča tipala, elektronika sproži ponavljajoč se proces premika nazaj, naključnega obrata in spet premika naprej, vse do tedaj, ko robot najde prosto pot. Infrardečo tipalo na telesu pa ga vodi ob zidu ali okoli pohištva, ne da bi se ga dotaknil.

Algoritem naključnega premikanja ne zahteva veliko procesorske moči, zato je elektronika preprostejša, ima pa tudi večjo slabost. Robotski sesalniki so odvisni od akumulatorja, sesajo pa lahko le toliko časa, dokler se ta ne izprazni. Zaradi naključnega premikanja Roomba naredi daljšo pot kot nekateri konkurenčni sesalniki z drugačnim sistemom navigacije. Krajša pot čiščenja pa ima lahko prednost, saj so v take robote lahko vgrajeni močnejši motorji za sesanje ali pa je proces čiščenja krajši.

NAVIGACIJA Z LASERJEM

Robotski sesalnik Neato XV-11 (www.neatorobotics.com) se razlikuje tako po obliki, saj ni okrogel kot drugi, kot tudi po načinu premikanja, saj prostor čisti sistematično in gre prek vsake točke natanko enkrat. Z ozkim infrardečim laserskim snopom natančno izmeri razdaljo do objektov v njegovi bližini, s hitro rotacijo laserja okoli sebe (360 stopinj) pa skenira prostor in izdela njegovo natančno karto. Ker uporablja laser namesto kamere, lahko to počne tudi v popolni temi. Ker to počne nepretrgoma med čiščenjem, hitro zazna vsako spremembo okolice in se hitro odzove. Na primer, če otrok nenadoma odloči, da se bo usedel na robotovi poti.

Robot uporablja algoritem z elementi umetne inteligence, SLAM oziroma hkratno določanje položaja in kartiranje prostora. Ko robot izdela karto prostora, algoritem na njeni podlagi oblikuje optimalno pot, ki ni naključna, temveč logična. Najprej gre po robovih prostora, oziroma pohištva, nato pa v pasovih (levo, desno) posesa še ostalo površino. Z laserjem, ki neprestano meri razdalje (nekaj tisoč meritev v sekundi) spremlja svoj položaj, ve, kje v sobi je, prav tako pa ve, kje je že sesal in kje še mora. Če med tem najde prehod v drugo sobo, najprej zaključi sesanje prve in se šele nato poda naprej.

Laserska navigacija ima še eno prednost. Vsi robotski sesalniki znajo najti pot do polnilne postaje. Roomba se zanaša na vodilni infrardeči signal, ki ga oddaja postaja, kar ni ovira, če sta robot in postaja v istem prostoru. Če nista, Roomba tava sem ter tja, dokler signala ne najde ali pa se popolnoma izpraznijo akumulatorji. Da do tega ne pride, mora Roomba v takih razmerah prej končati čiščenjem. Neato pa lahko čisti dlje, saj ko potrebuje energijo, neha sesati in uporabi karto prostora, da najde polnilno postajo. In ko je akumulator zopet poln, se lahko vrne na mesto, kjer je prekinil čiščenje, in z njim nadaljuje.

VODENJE S KAMERO

Samsungov Navibot ne uporablja laserja, temveč navzgor obrnjeno infrardečo kamero s 167-stopinjskim kotom in z infrardečimi osvetlitvenimi diodami, da navigacija deluje tudi v temi. S hitrostjo zajema 30 slik na sekundo posname strop oziroma tudi del zidov in tako oblikuje karto prostora, v katerem je. Naredi karto stropa, na podlagi katere sklepa, da so tla enake oblike. Tudi ta robot čisti sistematično, njegovo premikanje ni naključno, s tipali pa zazna ovire v prostoru, se nanje primerno odzove in jih doda v svojo navidezno karto. Robot si zapomni optimalno pot čiščenja po stanovanju, zna določiti svoj položaj in ve, kje je že počistil in kje še ne. Možgani Navibota sta dva procesorja (CPU) in pa program, ki oblikuje karto s podatki o razdaljah do objektov v prostoru in mestom lastne polnilne postaje – med čiščenjem spremlja razdaljo do nje. Ima pa polnilna postaja tudi signal, ki vodi robota do nje.

NAVIGACIJA Z REFERENČNIMI TOČKAMI

NorthStar, zvezda severnica, ki jo dolga stoletja popotnikom kazala smer severa, je še en navigacijski sistem, kjer robot ve, kje je in kam mora iti, zato lahko sistematično čisti. Tak sistem uporablja tudi robot Mint (http://mintcleaner.com), ki površino briše z vlažno krpo. Dodatni elementi – kocke (NorthStar Cube) oddajajo signale, ki jih robot uporabi, da izračuna svoj trenutni položaj. Tudi ta robot pred začetkom čiščenja oblikuje navidezno karto prostora s podatki o vseh ovirah v njem, nato pa začne čiščenje, tako da se premika naprej in nazaj vzporednih poteh. Ko zazna oviro, se odloči, kaj bo storil. Lahko začne čistiti okoli ovire in nato nadaljujejo pot ali pa se obrne in najprej počisti površino brez ovir in se šele na koncu vrne na površino z njimi. Nazadnje robot očisti robne površine (ob steni in ob pohištvu). Tudi ta robot pa najprej počisti sobo, preden odtava v naslednjo. Slabost tega sistema je, da morate imeti dovolj oddajnikov – kock, da jih namestite po vseh sobah stanovanja ali pa te premikate po sobah.

Opisali smo štiri načine navigacije robotskih »čistilcev« tal. Ne gre za to, katera je boljša, saj je delovanje robota odvisno še od drugih dejavnikov, tudi od tega, kako dobro je izdelan. Poleg omenjenih proizvajalcev na trg prodirajo še neznana podjetja iz Kitajske, pa tudi iz kakšne druge države, ki svoje navigacijske sisteme spremenijo ravno dovolj (ali pa še to ne), da ne kršijo patentov. Učinek čiščenja pa ni odvisen zgolj od navigacije. Ta je pomembna, vendar je pomembno tudi, kako močan je motor sesalnika, kako dobro so narejene krtače, ki pobirajo smeti, in kakšni sta oblika in velikost robota, da lahko ta doseže res vse površine, ki bi jih doma radi počistili. Že od začetka, ko je podjetje Electrolux predstavilo sploh prvega komercialnega robota, Trilobite, pa vemo, da ti ne zamenjajo klasičnega sesanja. Robot dnevno pobere smeti, enkrat tedensko pa se morate še vedno sprehoditi in temeljito posesati s klasičnim in veliko močnejšim sesalnikom.