Роботы-газонокосилки

За какой-нибудь десяток пет роботы-газонокосилки от имиджевой «игрушки» «доросли» до уровня серьёзных моделей профессионального класса. Они уже способны конкурировать не только с привычными тружениками газонов, которых толкают перед собой отдыхающие джентльмены, но и с садовыми тракторами и райдерами, обрабатывающими просторы фешенебельных гольф-клубов. Более того, они приобрели массу навыков, которые ни обычным газонокосилкам, ни тракторам и не снились. Роботы определяют своё географическое положение по сигналам спутников системы глобального позиционирования, составляют план участка, сами намечают оптимальный маршрут и режим обработки газона. При необходимости они самостоятельно подключаются к сетям связи и отправляют хозяину SMS-сообщения с докладом о том, что происходит на газоне, или даже выходят в Интернет по протоколу GPRS (поди разбери, зачем). Верится с трудом, не правда ли? А между тем роботизированные газонокосилки, оснащённые даже ещё более удивительными функциями, уже гордо выезжают не только на стенды международных выставок — они есть в продаже и ожидают своего покупателя.

Дворецкий для газона

При всем разнообразии классических газонокосилок есть одна черта, которая объединяет изделия самых разных типов — все они требуют непосредственного участия человека в процессе стрижки газона. Различные по виду, функциональным возможностям и цене, они всего лишь послушное орудие труда в человеческих руках. И не более того. Но газонокосилки-роботы сумели подняться на ступень выше по лестнице эволюции. Это устройства, которые отличаются от «обычных» газонокосилок (к каковым можно отнести все модели с «ручным управлением»), прежде всего, своей самостоятельностью.

Уже само слово «робот» предполагает, что эти машины должны работать полностью автономно, им не нужны «понукания», и они сами решают, когда выходить на работу, а когда возвращаться «домой». Всё, что требуется от владельца газона, — указать границы обрабатываемого участка и путь к месту «кормёжки», определить рабочее расписание и дать команду: «Работай!». И вот уже проворная машинка хлопочет над газоном не хуже профессионального садовника. Если бы уход за газоном ограничивался только его стрижкой, то эти машины можно было бы считать почти идеальными специалистами — до такой степени тщательно они стригут траву. Если задать «рабочий день» машины таким образом, чтобы она работала в то время, когда хозяина нет дома, то велика вероятность, что он и вовсе не увидит и не услышит её.

Единственным указанием на то, что косилка «где-то здесь и не спит», будет всегда ухоженный и аккуратно подстриженный газон.

Стоит отметить, что такое самостоятельное поведение ни в коем случае не навязывается владельцу косилки, при желании он может легко остановить её. У некоторых моделей простейшие управляющие сигналы (включение и выключение ножей, остановка и старт газонокосилки, возвращение «домой») могут быть отданы непосредственно с базовой станции. В некоторых случаях возможен и полный контроль с помощью пульта дистанционного управления (как правило, его приходится приобретать отдельно). Иногда для внешнего управления применяются открытые стандарты передачи данных, например, Bluetooth. В таком случае появляется возможность управлять роботом со смартфона при условии установки соответствующей программы.

Политика огораживаний

Автоматическое определение границ обрабатываемого участка ~ один из наиболее важных моментов, влияющих на работу газонокосилки-робота. Сейчас «в ходу» несколько стратегий решения этой задачи, и многие роботы не ограничивают своё поведение лишь какой-либо одной из них.

На самых простых моделях установлены только датчики препятствия. Без них не обойтись, ведь препятствие, в том числе и живое, может возникнуть совершенно неожиданно на любом газоне, и робот должен правильно реагировать на такие нештатные ситуации. Стандартная реакция на препятствие заключается в том, что, получив от датчиков столкновения информацию о преграде, газонокосилка останавливается, а затем отъезжает в обратном направлении, но не точно по своим следам, а под небольшим углом. Эта же схема может использоваться и для определения границ обрабатываемой территории, однако, чтобы она действительно работала, эти границы должны быть вполне вещественны. Так что придётся огородить газон хотя бы простейшим декоративным заборчиком.

Несколько более сложно выглядит система, основанная на датчиках травы. В этом случае границей участка служит любая лишённая травы поверхность, например садовая дорожка или просто хорошо утоптанная площадка. К слову, определение мест, лишённых травы, — далеко не единственная функция этих датчиков. Есть газонокосилки, которые меняют тактику стрижки в зависимости от высоты зелёного покрова. А наиболее продвинутые модели даже способны, используя GPS, строить карту его высоты и планировать по ней свою дальнейшую работу.

Однако даже самый совершенный алгоритм не всегда работает корректно. Например, случайная «проплешина» на газоне может отрезать часть газона, и робот, ориентирующийся только на высоту травы, не доедет туда. Поэтому наибольшее распространение получила система с ограничительным проводом. В качестве «забора» выступает специальный кабель, уложенный по периметру газона и, как правило, подключённый к станции подзарядки. Приближение к нему отслеживается особым датчиком, который и даёт роботу команду на разворот. Кабель довольно тонкий, он поставляется вместе с газонокосилкой и обычно выкрашен в зелёный цвет. К поверхности газона он прикрепляется специальными шпильками тоже зелёного цвета — в общем, на газоне он практически не заметен, даже если будешь специально искать, найдёшь не сразу. Впрочем, некоторые фирмы-производители рекомендуют закапывать такой кабель в землю, при этом ограничительный провод может поставляться вместе со специальным инструментом, чем-то напоминающим «дорожное колесо» (это специальный прибор для измерения расстояний, которым часто пользуются, к примеру, сотрудники ДПС при оформлении ДТП). С помощью этого инструмента реально быстро и без особых усилий закопать провод на небольшую (2—3 см) глубину. После этого можно запускать робота на огороженный газон, и он начнёт работу без всякого предварительного программирования. Направление движения робот выбирает сам, оставаясь всегда в пределах огороженной проводом рабочей зоны. При этом датчик столкновения не бездействует, он позволяет машине объезжать препятствия — при наезде на клумбу, садовую мебель или, скажем, подставленную ногу машина сдаёт назад, поворачивает на произвольный угол, задаваемый программой управления, и уезжает. А вот датчик травы при работе в таком режиме имеет смысл отключить.

Возвращаться на станцию подзарядки газонокосилка может по тому же ограничительному кабелю (иногда для этого используется отдельный кабель). Сэкономить машине время и ресурс поможет следующий трюк: надо выложить из того же провода специальный знак, который укажет умному устройству, где можно сократить путь. Есть модели, которые легко справляются и с несколькими независимыми, разбросанными по территории участками. Но бывают ситуации, когда нужно «выкосить» какое-нибудь место, не связываясь с предварительными огораживаниями (да хотя бы соседу новую игрушку показать). И тут уже без пульта дистанционного управления не обойтись.

Деликатный уход

Если традиционные газонокосилки имеют несколько режимов работы (выброс травы назад или в сторону, сбор в бункер или мульчирование), то у роботов режим только один — стрижка с выбросом вниз, под колёса. Фактически это эквивалентно мульчированию — робот стрижёт траву часто, она не успевает сильно отрасти в интервалах между стрижками. Лезвия у них тонкие и очень острые, рез получается аккуратным, а обрезки ~ мелкими, как и положено при мульчировании.

Режущая система может быть устроена по-разному: распространены две разновидности конструкции. Первая из них — вращающийся диск (причём на некоторых моделях таких дисков может быть до пяти штук) с закреплёнными на нём «свободно плавающими» ножами. Термин «свободно плавающие» означает, что каждый нож закреплён только в одной точке и может вращаться вокруг оси крепления. В ходе работы, когда диск крутится с большой скоростью, нож за счёт центробежного ускорения принимает рабочее положение и режет траву. С мягкой газонной травой такой режущий агрегат справляется легко, если же вдруг столкнётся с чем-то, что не сможет перерезать, то он просто «обойдёт» препятствие, повернувшись на оси. Такая система сама по себе создаёт ещё один уровень безопасности, однако может не справиться с серьёзными сорняками и разнотравьем. Газон под неё нужно специально готовить.

Другая распространённая система представляет собой прочные металлические ножи наподобие тех, что ставят на мотокосы — такие с лёп<остью изрубят любой сорняк. Часто производитель, решившийся установить такие ножи, делает их достаточно большими, чтобы выстригать всю траву в пределах колёсной базы газонокосилки, что позволяет ей выкашивать газон до самых краёв.

Безопасность

Как мы выяснили, ножи у роботов более чем «серьёзные». А теперь представим себе нечто неодушевлённое, «вооружённое» острыми ножами и по собственной воле ползающее по газону в том или ином направлении. Не возникает тревожного чувства?

Спешим успокоить — этот вопрос очень тщательно проработан производителями и система безопасности у газонокосилок-роботов весьма надёжная. В первую очередь стоит отметить меры так называемой пассивной безопасности. Это, например, уже упоминавшиеся «свободно плавающие» ножи, и то, что на многих моделях ножи и корпус разделяет довольно большое расстояние, предусмотрено именно в целях безопасности. Там, где конструкция другая, производитель всегда предупреждает покупателя о потенциальной опасности.

Важно и то, что ножи со всех сторон закрыты специальным кожухом, при этом зазор между краем кожуха и поверхностью газона настолько мал, что даже палец туда, как правило, не просунешь. Если же желание просунуть палец все же пересилит, то для этого газонокосилку придётся приподнять, если не перевернуть, а это уже вызовет срабатывание соответствующих датчиков системы активной безопасности, и ножи сразу же остановятся. То же самое происходит, когда аппарат наезжает на какой-нибудь небольшой предмет (ветку, древесную шишку и прочий подобный мусор). Однако если предмет настолько мал, что сможет оказаться под корпусом, тогда не исключена и поломка ножей. Поэтому такой мусор рекомендуется убирать с газона, но это общее требование, не зависящее от типа применяемой газонокосилки, — посторонним предметам на газоне не место. Если же робот упрётся в более крупный объект, например в клумбу, дерево или даже просто в подставленную ногу, срабатывает уже датчик столкновения, и машина останавливается, а затем разворачивается и уезжает. Но есть ещё и «управляемая безопасность»: вы можете сами остановить газонокосилку буквально одним прикосновением, если потребуется такое вмешательство. На одних моделях достаточно просто дотронуться до корпуса или взяться за рукоятку — и машинка сразу же замрёт, её ножи остановятся, а на других это можно также сделать и с пульта ДУ или со станции подзарядки.

Эти системы так или иначе представлены на большинстве современных моделей. В последние годы появились машины, по весу сравнимые с взрослым человеком, да и скорость движения по газону у них тоже сопоставима со скоростью живого «газонокосильщика». Возникает закономерный вопрос: что же делать с инерцией, ведь агрегат весом в несколько десятков килограммов мгновенно не остановить.

Проблему решили, добавив новый уровень системы безопасности — контур «дальнего оповещения». Так, одна из представленных в нашем обзоре моделей оснащена системой акустических датчиков, которые фиксируют любой крупный предмет на достаточном расстоянии, чтобы машина успела сбросить скорость.

Защита от угона

Системы защиты от угона тоже можно считать элементами систем безопасности как самой газонокосилки, так и финансового положения её владельца. Все-таки большинство моделей достаточно легки и компактны, и при этом стоят довольно дорого.

Для защиты от злоумышленников применяется несколько методов. Прежде всего, это блокировка с помощью PIN-кода: если не знать его, то машину не запустишь, что сразу делает кражу бессмысленной — в качестве неподвижного предмета интерьера робот-газонокосилка не представляет особого интереса. Степеней защиты может быть несколько: машина не будет работать в принципе, если не ввести персональный PIN-код; она не будет работать с другой станцией подзарядки; может периодически требовать ввод кода; в случаях, если работа косилки была прервана чьими-то действиями, может потребоваться ввод первой цифры кода. Наконец, у некоторых моделей есть встроенная сирена, включающаяся при попытке «несанкционированного доступа». Самые сложные модели определяют свое положение с помощью GPS и откажутся работать на каком-либо другом газоне, кроме того, на который были настроены изначально. Они даже могут послать своему владельцу SMS с указанием своих новых координат, более того, систему можно настроить так, что она будет сообщать о любом происшествии на газоне. Вор (или уже угонщик?) ещё только остановит газонокосилку и даже не успеет приступить к отключению противоугонной системы, а робот уже оповестит своего владельца о несанкционированных действиях.

Датчик дождя

По наличию или отсутствию у робота датчика дождя можно судить, какую стратегию борьбы с непогодой выбрал производитель газонокосилки. Если в проспекте указано, что какая-то модель является особо влагоустойчивой и может работать и работать, невзирая на непогоду, — значит, датчика дождя в ней, скорее всего, нет, и она действительно не прервёт работу из-за начавшегося ливня или внезапно включившейся системы орошения газона. Преимуществом такого подхода является некоторое упрощение и, соответственно, удешевление газонокосилки, да и надёжность несколько повышается — чем проще конструкция, тем лучше. К тому же подобная стратегия сказывается на общей производительности модели и может заметно повысить её в особо дождливые дни. Есть даже основания предполагать, что фирма-производитель, решившая пойти по этому пути, уделила особое внимание испытаниям своего детища на устойчивость к ливням и граду. С другой стороны, кошение мокрой травы требует увеличения энергозатрат и приводит к некоторому снижению ресурса газонокосилки. Поэтому в большинстве моделей, начиная по крайней мере со среднего ценового диапазона, датчик дождя присутствует и при первых пролившихся с неба каплях отдаёт команду заканчивать работу, после чего машина поспешит в укрытие — на свою станцию подзарядки. Однако, если дождливая погода затянулась надолго, то преимущество легко может превратиться в недостаток. Чтобы избежать этого, датчик дождя часто делают отключаемым, а на некоторых моделях и настраиваемых — тогда газонокосилку можно обучить игнорировать мелкий дождичек, но прятаться от серьёзного ливня.

Трансмиссия

Многие модели устроены по стандартной схеме — большие ведущие колёса (как правило, задние) часто с развитыми грунтозацепами, обеспечивающими «тяговитость» и хорошую проходимость, и маленькие передние, свободно поворачивающиеся на любой угол, что обеспечивает непревзойдённую манёвренность. Заметно реже встречаются полноприводные модификации, в этом случае все колёса одного размера и не поворачиваются. Моторы, по одному на каждое ведущее колесо, работают независимо, для осуществления манёвра они начинают вращаться с разными скоростями, как гусеницы танка или трактора. Возможно и вращение колёс в «противофазе» (одно — вперёд, другое — назад), при этом косилка разворачивается практически на месте. Весит она обычно немного, поэтому почти не приминает траву и уж тем более не рвёт травяной покров, сколько бы ни крутилась на газоне. Большой крутящий момент электрических моторов в сочетании с малым весом позволяет газонокосилкам такого типа уверенно двигаться вверх по достаточно крутым склонам, так что они с успехом справляются даже со стрижкой газонов, имеющих сложный рельеф. Ножи всегда приводятся в движение отдельным электродвигателем или даже несколькими. Это сильно упрощает конструкцию, особенно учитывая то, что необходимо обеспечить возможность отключения ножей при перемещении газонокосилки.

Питание

Обычные, классические, газонокосилки, как известно, часто подразделяются на разные классы по типу питания — электрические двух типов (сетевые и аккумуляторные), а также бензиновые... Однако среди газонокосилок-роботов практически все модели — аккумуляторные, лишь иногда попадаются комбинированные варианты с питанием от аккумулятора и/или от солнечных батарей. Это более или менее естественно по той же причине, по какой газонные роботы не имеют режима кошения со сбором травы в мешок — представьте себе, как выглядела бы автоматизированная станция заправки газонокосилки жидким топливом или роботизированное устройство по вытряхиванию травосборника. А попытка «доверить» эти операции пользователю сводит на нет главное преимущество робота — его автономность. Тем не менее даже среди роботов изредка встречаются модели (как правило, более простые и дешёвые), в которых процесс подзарядки осуществляется вручную. Всё же воткнуть шнур питания — это не возиться с бензином, а все равно что поставить заряжаться мобильный телефон. Однако большинство моделей способны подключаться к зарядному устройству самостоятельно. «Базовую станцию» обычно устанавливают где-то в укромном уголке на границе с газоном, от неё часто протягивают ещё один кабель, который служит для «наведения» косилки на базу. Принцип действия таков: в ходе работы косилка неоднократно пересекает направляющий кабель и обычно не реагирует на него, не меняя ни направление, ни скорость при переезде. Но когда заряд уменьшается до минимума, она идёт по нему, как по тропинке, и упирается прямо в контакты зарядного устройства. И выезжает оттуда тоже самостоятельно, когда её батареи полностью зарядятся.

Аккумуляторы, установленные в газонокосилки-роботы, бывают разного типа. Не говоря уж о других рабочих характеристиках вроде напряжения и ёмкости. В частности, до сих пор можно встретить роботы с недорогими свинцово-кислотными аккумуляторами. Впрочем, их преимущества не ограничиваются только дешевизной, это подтвердят многие автолюбители. И все же прогресс не стоит на месте — на большинстве газонокосилок-роботов сейчас устанавливают литиево-ионные аккумуляторы.

Под общим именем литиево-ионных уже сменилось несколько поколений аккумуляторных батарей, и процесс этот активно продолжается и сейчас. Поколение литиево-кобальтовых, рассчитанных примерно на пятьсот циклов перезарядки, постепенно сменилось на литиево-марганцевые, которые обычно выдерживают до тысячи циклов. А сейчас им на смену начали приходить современные литиево-железофосфатные аккумуляторы, у них количество циклов перезарядки достигает двух тысяч. Но основное преимущество последнего поколения аккумуляторных батарей не только в большом сроке службы, серьёзное значение имеет и безопасность эксплуатации. Кадры горящих ноутбуков и смартфонов давно уже перестали быть редкостью, сейчас проблемы с батареями ставят на прикол новейшие самолеты, а фирмы — производители аккумуляторов используют эти факты в своей агрессивной рекламе.

Современные литиево-железофосфатные батареи наиболее безопасны в эксплуатации.

Также большое значение имеет вопрос хранения аккумулятора в зимнее время, особенно в тех регионах, где лето — это не время года, а, скорее, день недели. Хотя значимость эта несколько различается для аккумуляторов разных типов. В комплекте с некоторыми косилками поставляются специальные устройства, поддерживающие аккумуляторы в рабочем состоянии «долгими зимними ночами». В этом случае можно быть уверенным, что аккумулятор прослужит максимально долго.