高精度GNSS定位技術(shù)正在推動(dòng)割草機(jī)器人轉(zhuǎn)型，提高其易用性、效率、可靠性和性能。

早在多年前，割草機(jī)器人就已經(jīng)走進(jìn)大眾視野。割草機(jī)器人一般在埋設(shè)有邊界線的庭院中進(jìn)行除草工作，利用簡(jiǎn)單的傳感器避開(kāi)樹(shù)木和其他障礙物。

但通常割草機(jī)要花些時(shí)間才能打理好草坪，而且也沒(méi)辦法修剪出漂亮的條紋圖案，但無(wú)需人工且整體效果不錯(cuò)。

如今，高精度全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)技術(shù)正在推動(dòng)割草機(jī)實(shí)現(xiàn)升級(jí)。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)GNSS接收機(jī)可實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)定位精度，系統(tǒng)而有效地指引割草機(jī)器人，確保其不會(huì)在同一個(gè)位置修剪兩次。這樣不僅無(wú)需再埋設(shè)邊界線，還能省時(shí)省電，并保護(hù)您的草坪。

OpenMower：快速輕松執(zhí)行評(píng)估的好幫手

OpenMower是一款內(nèi)置u-bloxZED-F9RRTKGNSS接收機(jī)的開(kāi)源割草機(jī)器人測(cè)試平臺(tái)，該平臺(tái)由Clemens Elflein開(kāi)發(fā)，他是一位軟件工程、硬件設(shè)計(jì)和機(jī)器人的狂熱愛(ài)好者，同時(shí)也是OpenMower項(xiàng)目創(chuàng)始人。

OpenMower基于機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS，提供了一個(gè)高度靈活的平臺(tái)，支持使用不同的傳感器設(shè)置為各種機(jī)器人系統(tǒng)制作原型。

專(zhuān)研割草機(jī)器人的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)者面臨著諸多問(wèn)題：在其特定使用場(chǎng)景中，哪些傳感器能為定位解決方案提供理想的補(bǔ)充？他們的傳感器融合算法如何利用慣性傳感器和輪速脈沖信息？在單層房屋、公寓樓、樹(shù)木或柵欄附近，定位精度表現(xiàn)如何？

OpenMower為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)者提供了一種強(qiáng)大的工具，可以幫助他們回答此類(lèi)問(wèn)題、評(píng)估高精度定位解決方案的性能，并評(píng)估其原型。

OpenMower涵蓋硬件和軟件，配有方便易用的割草機(jī)底座以及防風(fēng)雨外殼，可在各種惡劣天氣下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試。

在系統(tǒng)設(shè)置完畢后，開(kāi)發(fā)者可以輕松長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行割草機(jī)，以獲取性能數(shù)據(jù)。在沒(méi)有“真值”定位解決方案的情況下，可使用KML和視頻記錄來(lái)檢查交叉航跡的誤差。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)實(shí)環(huán)境試驗(yàn)和測(cè)試

我們?cè)诘聡?guó)的一處庭院中使用Ardusimple公司的RTK+INS SimpleRTK2B開(kāi)發(fā)板操控OpenMower，這款開(kāi)發(fā)板配有u-blox ZED-F9R-03B。測(cè)試中收集到的數(shù)據(jù)表明，這是一個(gè)8米x8米的地塊，共有三條通道，邊界不規(guī)則，庭院中心位置有一個(gè)專(zhuān)門(mén)留出的樹(shù)木區(qū)。

此處展示了整理為KML記錄的結(jié)果，其含義不言自明。各通道精準(zhǔn)重疊，在直線延伸部分最為明顯。彎角位置的變化在很大程度上可歸因于不夠完美的運(yùn)動(dòng)控制。

精準(zhǔn)的性能源自ZED-F9R模塊，該模塊通過(guò)足夠高的更新速率提供姿態(tài)和定位信息，順暢地操控割草機(jī)。

支持多種操作模式

OpenMower的設(shè)計(jì)支持多種操作模式。如下表所示，該系統(tǒng)支持基準(zhǔn)站/移動(dòng)站設(shè)置，也可使用PointPerfect這樣的增強(qiáng)服務(wù)，包括使用或不使用慣性傳感器測(cè)量和輪速脈沖輸入的情況。

該定位解決方案可采用u-blox ZED-F9P RTK GNSS接收機(jī)或u-blox ZED-F9R RTK GNSS接收機(jī)。該解決方案還有一種使用u-blox XPLR-HPG-2探索套件的型號(hào)，適合專(zhuān)注于蜂窩通信技術(shù)的設(shè)計(jì)。

根據(jù)所用設(shè)置的不同，GNSS校正數(shù)據(jù)通過(guò)Wi-Fi或4G LTE無(wú)線通信傳輸，可采用RTCM/NTRIP或PointPerfect/MQTT方式提供。

幕后揭秘

深入探究后，我們確定了為OpenMower演示和測(cè)試平臺(tái)提供動(dòng)力的關(guān)鍵組件，其包括一個(gè)基于u-blox ZED-F9P/u-blox ZED-F9R的Ardusimple RTK GNSS接收機(jī)，利用4G調(diào)制解調(diào)器通過(guò)NTRIP或MQTT接收GNSS校正數(shù)據(jù)。

其主要應(yīng)用處理器是擁有數(shù)GB存儲(chǔ)空間的樹(shù)莓派4，以及負(fù)責(zé)控制主要傳感器和充電的樹(shù)莓派Pico。此配置主要考慮到OpenMower的設(shè)計(jì)目的是為其他機(jī)器人應(yīng)用搭建探索平臺(tái)，具體可以包括在農(nóng)場(chǎng)采集土壤樣本的小型機(jī)器人、在足球場(chǎng)上繪制線條或在草坪上繪制企業(yè)徽標(biāo)的整個(gè)機(jī)器人機(jī)組，甚至是尋找地下寶藏的機(jī)器人。

/關(guān)于u-blox公司/

瑞士u-blox公司(SIX:UBXN)是為汽車(chē)、工業(yè)和消費(fèi)品市場(chǎng)提供定位和無(wú)線通信技術(shù)與服務(wù)的領(lǐng)先供應(yīng)商。其解決方案能準(zhǔn)確進(jìn)行人員、車(chē)輛和機(jī)器的定位，并通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)和短距離網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。憑借廣泛及多樣化的芯片、模塊和日益擴(kuò)大的產(chǎn)品支持?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)生態(tài)系統(tǒng)，u-blox公司在幫助其客戶針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)快速而成本高效地開(kāi)發(fā)創(chuàng)新解決方案方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。u-blox公司總部設(shè)在瑞士塔爾維爾，目前在歐洲、亞洲和美國(guó)都設(shè)有辦事處。www.u-blox.com

審核編輯：湯梓紅