robotic lawn mower

Warum wir Neomow X gemacht haben


Aug 07, 2023

Motiviert durch Markt nachfrage

Menschen, die im Ausland leben und Häuser mit angeschlossenen Innenhöfen besitzen, haben einen starken Bedarf an Rasenpflege. In der Regel gibt es zwei traditionelle Ansätze zur Rasenpflege:

  • Option 1: Die Einstellung einer professionellen Rasenpflegecrew.
  • Option 2: Der Kauf eines handgeführten Mähgeräts und die manuelle Rasenpflege.

Die Rasenpflege ist jedoch eine saisonale und zyklische Aufgabe. In den meisten Gebieten haben die Nutzer in einem Jahr mehr als sechs Monate lang regelmäßiges Mähen, manchmal sogar zweimal pro Woche während des Höhepunkts des Pflanzenwachstums. Unabhängig von der gewählten Rasenpflegeoption birgt sie Herausforderungen in Bezug auf Kosten und Aufwand. Mit der wirtschaftlichen Entwicklung und technologischen Innovation hat sich die Branche der Rasenmähroboter entwickelt, um diese Herausforderungen anzugehen. Das Ziel ist es, den Nutzern dabei zu helfen, Kosten für die Rasenpflege zu sparen und ihre investierte Zeit und Mühe in der Rasenpflege freizusetzen.

Nachteile und Beschränkungen von Mährobotern, die Begrenzungsdraht benötigen

Von der Marktnachfrage und technologischen Fortschritten angetrieben, gewinnen Mähroboter, die eine Begrenzungsdrahtinstallation erfordern, langsam die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit. Allerdings werden mit der zunehmenden Entwicklung und Verbreitung dieser Art von Produkt bestimmte Probleme allmählich offenbart. Die Hauptprobleme im Zusammenhang mit diesen Robotern sind wie folgt:

  • Umständliche Bereitstellung und Wartung. Vor der Verwendung erfordern diese Mähroboter eine Installation von Begrenzungsdrahten rund um den Rasen, was zu höheren Maschinenlernkosten führt. Im Laufe der Zeit besteht das Risiko, dass die Begrenzungsdrahte beschädigt werden und eine Reparatur mit einem Verbindungsstück erfordern oder ganz neu installiert werden müssen. Zudem müssen die Geräte und die installierten Drähte während der Zeit, in der das Mähen nicht erforderlich ist, entfernt und gelagert werden, wodurch bei erneuter Benutzung eine erneute Installation erforderlich wird.

  • Unorganisiertes Mähsystem mit schlechter Abdeckung und ineffizientem Betrieb. Aufgrund von technologischen und Kosteneinschränkungen setzen die meisten Mähroboter, die eine Begrenzungsdrahtinstallation erfordern, GPS-Ortungslösungen ein, während einige überhaupt keine Lokalisierungslösungen haben. Diese Technologie gewährleistet keine genaue Positionierung des Mähroboters, was zu unorganisierten Mähmustern und verminderter Abdeckung führt. Infolgedessen wird die Effizienz des Roboters beeinträchtigt und der gemähte Rasen weist oft ein unordentliches Erscheinungsbild mit unschönen Mähspuren oder Reifenspuren auf.

  • Unfähigkeit, Hindernissen genau auszuweichen und Mangel an Sicherheitsfunktionen. Die Mehrheit der Mähroboter, die eine Begrenzungsdrahtinstallation erfordern, verfügt nicht über Hinderniserkennungssensoren und kann Objekte nur durch Kollision erkennen. Das bedeutet, dass Benutzer Hindernisse auf dem Rasen mit einem Begrenzungsdraht vorab markieren müssen, damit der Roboter sie umgehen kann, ohne den Betrieb zu stören. Dies erfordert eine komplexe Vorbereitung für die Inbetriebnahme und gewährleistet nicht vollständig die Sicherheit von Personen oder Haustieren auf dem Rasen.

Einschränkungen der aktuellen Rasenmähroboter ohne Begrenzungsdraht

Motiviert durch die Einschränkungen, die bei Mährobotern mit Begrenzungsdraht auftreten, und den Fortschritten in den Bereichen Navigation und Positionierung, werden Mähroboter ohne Begrenzungsdraht immer populärer und gewinnen die Aufmerksamkeit der Nutzer.

Ein entscheidender Aspekt von Mährobotern ohne Begrenzungsdraht, der das Interesse der Öffentlichkeit geweckt hat, ist die eingesetzte Navigationstechnologie in diesen Produkten. Derzeit bieten der Markt drei Hauptkategorien von Navigationstechnologie-Lösungen an, von denen jede ihre eigenen programmatischen Mängel aufweist.

1. RTK + Hindernisvermeidungssensor (die auf dem Markt erhältliche Lösung)

  • Umweltstörungen

Die RTK-Positionsbestimmung und Navigation können von Umgebungsbedingungen beeinflusst werden, was zu einer instabilen Leistung in verschiedenen Anwendungsszenarien führen kann. RTK-Lösungen verwenden Satellitensignale zur Positionsbestimmung und Navigation und nutzen zwei Basestationen zur Berechnung und Korrektur von Koordinaten. Diese Lösungen sind jedoch stark anfällig für wetter- und umweltbedingte Faktoren im Anwendungsszenario. In Szenarien mit bewölktem Wetter, dichter Wolkendecke, dichtem Schatten oder hohen Strukturen kann der Empfang von Satellitensignalen schwanken oder sogar vollständig ausfallen.

Die Schwankungen des Signalempfangs können zu Positionsabweichungen führen, die zu ungenauer Navigation und möglicherweise zu verpasstem oder wiederholtem Mähen in bestimmten Bereichen des Rasens führen können. Dies führt folglich zu einer verringerten Mähfläche und Effizienz. Darüber hinaus können starke Signalfluktuationen dazu führen, dass das Gerät vom Rasen abweicht und fehlerhaft funktioniert. In bestimmten Fällen kann das Gerät möglicherweise überhaupt keine Satellitensignale empfangen, was zu einem vollständigen Positionsverlust führt und ein Eingreifen des Benutzers erfordert, um das Problem zu beheben.

In häuslichen Wohnszenarien stellen übliche Umweltfaktoren wie Schatten und Vorsprünge Herausforderungen für die Stabilität der RTK-Lösung dar. Dadurch kann die Automatisierungsfähigkeit des Produkts in solchen Nutzungsszenarien beeinträchtigt werden. Dies erhöht wiederum den Bedarf an Benutzereingriffen und mindert letztendlich das gesamte Benutzererlebnis des Produkts.

  • Geografische Einschränkungen

Die Verteilung von Satellitensignalen in verschiedenen Ländern und Regionen kann sich auf die Stabilität der Nutzung auswirken. Das bedeutet, dass solche Geräte in bestimmten Ländern und Regionen aufgrund der begrenzten Abdeckung des Satellitensignals möglicherweise eine instabile Leistung erfahren.

  • Die aufwändige Bereitstellung

Der Rasenmähroboter mit einer RTK-Lösung erfordert die Bereitstellung einer Basisstation im Anwendungsszenario. Allerdings geht dieser Prozess mit bestimmten Herausforderungen einher. Der Installationsort der Basisstation muss strengen Anforderungen genügen, darunter eine starke Signalempfangsleistung, um den stabilen Betrieb des Geräts zu gewährleisten.

2. 2. Vision Lösung: V-SLAM

  • Datenschutz und Sicherheit

Ein entscheidendes Anliegen im Zusammenhang mit V-SLAM-Lösungen betrifft den Schutz der Privatsphäre der Benutzer. Diese Lösungen nutzen Kameras, um eine große Menge an Bild- und Videodaten aus der Arbeitsumgebung zu sammeln. Dadurch besteht die Möglichkeit eines direkten Zugangs zu den Umgebungsinformationen des Benutzers. Es ist entscheidend, dass Unternehmen den Schutz der persönlichen Daten der Benutzer aufrichtig und effektiv handhaben. Andernfalls besteht das Risiko von Datenschutzverletzungen für den Benutzer.

  • Umwelteinflüsse

Die Arbeitsumgebung für einen Rasenmäherroboter liegt überwiegend im Freien, wo er verschiedenen natürlichen Störungen wie Grasschnitt, Staub und Regenwasser ausgesetzt ist. Diese Elemente können während des Mähvorgangs möglicherweise an der Kamera haften bleiben. Aufgrund des begrenzten Sichtwinkels der Kamera können solche Elemente die Erfassung von Bilddaten erheblich beeinträchtigen, was zu einer verringerten Stabilität des Geräts führt. Darüber hinaus kann die optische Lösung von Umgebungslicht beeinflusst werden, was zu einer instabilen Leistung bei stark beleuchteten Bedingungen führt.

  • Regelmäßige Wartung erforderlich

Aufgrund der zuvor genannten Umweltstörungen wird es für die Benutzer notwendig, regelmäßige Wartungsarbeiten an der Kamera und dem Rasenmähergerät durchzuführen. Diese Wartung umfasst Reinigung und Instandhaltung, was letztendlich die Betriebskosten dieses Geräts erhöht.

  • Begrenzter Mähbereich

Aufgrund des erheblichen Aufwands für die Verarbeitung von Bilddaten, der von der V-SLAM-Lösung benötigt wird, hängt sie von der Rechenleistung des Geräts ab, was zu Einschränkungen des Mähbereichs führen kann. In Situationen, in denen der Rasen weitläufig ist, verfügt das Gerät möglicherweise nicht über die Fähigkeit, den gesamten Mähbereich abzudecken.

3. 3. UWB+ Vision Lösung

  • Umständliche Bereitstellung

Ähnlich wie die RTK-Lösung erfordert die UWB-Lösung die Installation von Basisstationen im ganzen Garten. Um eine umfassende Signabdeckung zu gewährleisten, müssen die Benutzer die Basisstationen gemäß strenger Richtlinien an bestimmten Standorten platzieren. Dies führt wiederum zu erhöhten Kosten für maschinelles Lernen und Betrieb.

  • Erhöhte Wartungskomplexität

UWB-Basisstationen erfordern eine konstante Stromversorgung und häufige Wartung, einschließlich regelmäßigem Batteriewechsel. Dies erhöht die Betriebskosten solcher Produkte und macht sie teurer in der Anwendung.

  • Eingeschränktes Mähfläche

Der Ansatz der UWB-Lösung zur Abdeckung des Mähfläches beruht darauf, eine größere Anzahl von Basisstationen zu installieren. Bei großen Rasenflächen kann diese Bereitstellung jedoch für Benutzer unbequem sein und möglicherweise keine vollständige Abdeckung des gesamten Rasens gewährleisten.

  • Störungen im Alltag

Die Notwendigkeit, zusätzliche UWB-Basisstationen zur Erweiterung der Mähfläche einzusetzen, kann den regulären Tagesablauf der Benutzer erheblich stören. Die erhöhte Anzahl von Basisstationen kann die normale Nutzung des Rasens durch den Benutzer beeinträchtigen und seine Lebensqualität insgesamt beeinträchtigen.

Vorteile unserer Lösung

Neomow X bietet dank seiner Navigationslösung, die LiDAR SLAM und visuelle Hindernisvermeidung kombiniert, mehrere Schlüsselvorteile. Diese Vorteile umfassen:

  • Verminderte Umweltbeschränkungen

Die Implementierung der LiDAR SLAM-Technologie in Neomow X minimiert den Einfluss von Umweltfaktoren, die typischerweise bei der Rasenpflege im Wohnbereich auftreten. Ob in verschiedenen geografischen Gebieten oder in herausfordernden Bedingungen wie dichtem Schatten oder beengtem Raum unter Dachecken arbeitend, kann Neomow X ohne Einschränkungen eingesetzt werden. Diese Vielseitigkeit ermöglicht es dem Roboter, eine Vielzahl von Anwendungsszenarien effektiv zu bewältigen und dabei eine stabile und nahtlose Leistung beizubehalten.

  • Einfache Bereitstellung und Bedienung

Wie bereits erwähnt, beseitigt die LiDAR SLAM-Navigationslösung die Notwendigkeit von Basistationssignalen und verzichtet somit darauf, dass Benutzer eine Basistation auf ihrem Rasen installieren müssen. Stattdessen ist ein einfacher Einrichtungsprozess alles, was benötigt wird, um den Roboter schnell in den regulären Betrieb zu bringen. Dies spart Benutzern nicht nur die Kosten für die Nutzung des Produkts, sondern vermeidet auch zusätzliche Störungen ihrer Wohnumgebung.

  • Erweiterte Abdeckung ohne verpasste Ecken

Bei bestimmten technischen Lösungen können bei Rasenmäharbeiten in der Nähe von Ecken, Büschen und Dachecken Fluktuationen im Basistationssignal auftreten, was zu einer verringerten Abdeckung und verpassten Schnitten in diesen Bereichen führt. Neomow X ist jedoch in der Lage, selbst in solchen Szenarien eine stabile Leistung aufrechtzuerhalten. Es gewährleistet eine umfassende Abdeckung des gesamten Rasens, einschließlich aller Ecken, und maximiert die Gesamtabdeckung, wodurch Benutzer zusätzlichen Aufwand in Bezug auf Zeit und Kosten für die Nachpflege minimieren können.

  • Geeignet für verschiedene Rasengrößen

Neomow X ist entwickelt worden, um den verschiedenartigen Anforderungen von privaten Rasengrößen gerecht zu werden. Ob die Rasenfläche unter 500 Quadratmetern liegt oder über 3000 Quadratmeter hinausgeht, Neomow X erledigt seine Arbeit zuverlässig in beiden Fällen. Diese Vielseitigkeit stellt sicher, dass Neomow X die Bedürfnisse der Benutzer effektiv erfüllen kann, unabhängig von ihrer spezifischen Rasengröße.

  • Installation der Ladestation im Innenbereich möglich

Eine der einzigartigen Eigenschaften von LiDAR SLAM ist seine Unabhängigkeit von Satelliten- oder Basisstationssignalen, was es den Benutzern ermöglicht, die Ladestation des Roboters bequem im Innenbereich zu installieren. Trotz der Platzierung im Innenbereich ist der Roboter vollständig in der Lage, autonom zu arbeiten, zu navigieren und sich zum Zweck des Rasenmähens wieder aufzuladen. Dadurch wird nicht nur die Benutzerfreundlichkeit verbessert, sondern auch der Geräteschutz erhöht, was die Lebensdauer verlängert und die Investition des Benutzers schützt. Letztendlich verbessert dies das Preis-Leistungs-Verhältnis des Produkts durch die Kombination von Bequemlichkeit, Gerätedauer und Wertschutz.

  • Verbesserte Zuverlässigkeit und Sicherheit im Hindernisvermeidungssystem

Neomow X verfügt über mehrere Sensoren, um seine Hindernisvermeidungsfähigkeiten zu verbessern. Er kann Hindernisse verschiedener Höhen und Typen effektiv erkennen und sicher meiden. Obwohl unser Gerät auch Vision-Sensoren enthält, haben wir den Installationswinkel und die Position optimiert. Solche Sensoren werden ausschließlich zur Verbesserung der Algorithmusleistung und zur Erfassung wesentlicher Merkmalen verwendet, während die Privatsphäre des Benutzers geschützt wird. Dadurch kann Neomow X flexibel um Hindernisse herum navigieren, um eine sichere Benutzererfahrung zu gewährleisten und umfassenden Schutz für Ihre Familie zu bieten.

Mehr über die LiDAR SLAM Lösung

LiDAR SLAM ist eine hochentwickelte und etablierte Navigations- und Positionierungslösung in der Robotikindustrie. Es wird weithin als Mainstream-Technologie in diesem Bereich anerkannt. Die Abkürzung SLAM steht für Simultaneous Localization and Mapping, was die Kernfunktionalität dieser Lösung repräsentiert.

Kartenbau

Kartenbau kann als der Prozess definiert werden, bei dem ein Roboter seine Sensoren nutzt, um die physische Umgebung wahrzunehmen und genau darzustellen. Dabei wird eine Karte erstellt, die als Grundlage für die Erkennung und das Verständnis der Umgebung durch den Roboter dient. Die entsprechend generierte Karte ermöglicht es dem Roboter, effektiv mit der physischen Welt zu navigieren und zu interagieren.

Wie das LiDAR auf Neomow X funktioniert: Während des Kartenbau-Prozesses des ferngesteuerten Roboters sendet das LiDAR Erfassungsstrahlen aus, die einen 360°-Bereich um ihn herum abdecken. Diese Strahlen werden reflektiert, wenn sie auf Objekte in der physischen Umgebung treffen. Der Empfänger des LiDAR erfasst diese reflektierten Strahlen und misst den Zeitunterschied zwischen ihrer Aussendung und dem Empfang. Durch Berechnung dieses Zeitunterschieds bestimmt das LiDAR die genaue Entfernung zwischen dem Roboter und dem Objekt und erstellt eine 3-dimensionale Punktewolken-Datenkarte. Diese Punktewolken-Datenkarte erfasst detaillierte Eigenschaften der physischen Umgebung und dient als wertvolle Datenbank für die nachfolgende Roboter-Navigation und -Positionierung.

Neben seinen Kartierungsfähigkeiten verfügt Neomow X auch über die Fähigkeit, die Karte in Echtzeit zu aktualisieren. Wenn Veränderungen in der Umgebung auftreten, kann der Roboter die Daten analysieren und vergleichen, um festzustellen, ob eine Aktualisierung der Karte erforderlich ist. Durch die Einbeziehung von Echtzeit-Aktualisierungen der Kartendaten erreicht Neomow X eine verbesserte Navigation und Mähfähigkeit mit größerer Genauigkeit und Vollständigkeit.

Positionierung

Positionierung, vereinfacht ausgedrückt, bezieht sich auf die Fähigkeit des Roboters, seine Position in einer Karte zu bestimmen, indem er die Merkmale der tatsächlichen Umgebung mit einer bekannten Karte vergleicht.

Während des Betriebs erfasst das LiDAR auf dem Neomow X Umgebungsmerkmale in Echtzeit und vergleicht sie mit Daten aus bekannten Karten, um eine genaue Positionierung zu erreichen. Darüber hinaus führt der Roboter kontinuierlich eine Datenabgleich durch, um bei Bedarf Echtzeit-Positionskorrekturen und Kalibrierungen vorzunehmen.

Um eine unabhängige und automatisierte Positionierung, Navigation und ordnungsgemäßes Mähen auf einem Rasen zu erreichen, muss ein Mähroboter die folgenden beiden Herausforderungen bewältigen:

1. Präzise Positionierung

Der erste entscheidende Aspekt besteht darin, dass der Roboter seinen genauen Standort auf dem Rasen bestimmt, was mit der zuvor erwähnten Positionierungsfähigkeit übereinstimmt. Nach dem Einschalten und Aktivieren sammelt Neomow X autonom LIDAR-Daten und vergleicht sie mit einer vorab erstellten Karte. Durch diesen Prozess erzielt er eine automatische Selbstpositionierung und bestimmt genau seinen Standort auf dem Rasen.

2. Navigation und Pfadplanung

Ein anderer entscheidender Aspekt besteht darin, dass der Roboter sein Ziel und den Weg dorthin bestimmt. Im Falle eines Rasenmähroboters besteht sein Hauptziel darin, den gesamten Rasen effektiv zu bedecken. Das bedeutet, dass der Zielort des Roboters aus einer Reihe von Positionen besteht, die eine umfassende Abdeckung des Rasens gewährleisten.

Neomow X verwendet seinen aktuellen Standort und die Raseneigenschaften, um einen effizienten Mähpfad zu planen. Anschließend folgt er diesem geplanten Pfad von seinem aktuellen Standort aus, um den Rasen zu mähen. Sollte während des Betriebs ein Hindernis auftreten, kombiniert Neomow X den Zielort mit der Richtung des geplanten Pfads, um das Hindernis zu umfahren. Dies ermöglicht es dem Roboter, die Aufgabeneffizienz aufrechtzuerhalten, Hindernissen flexibel auszuweichen und eine effektive Mähoperation sicherzustellen.

Verstehen des Mehrfachhindernisvermeidungssystems

Neomow X vereint mehrere Strategien zur Hindernisvermeidung und konzentriert sich auf drei Hauptansätze:

1. LiDAR-Erkennung und Hindernisvermeidung

Neomow X verwendet ein hochpräzises, 360°-LiDAR-Modul mit großem Sichtfeld. Diese fortschrittliche Funktion ermöglicht es dem Roboter, während seines Betriebs Hindernisse in alle Richtungen zu erkennen und zu lokalisieren. Durch genaue Erfassung der Hindernisverteilung und schnelle Bestimmung ihrer Positionen kann Neomow X effizient einen Ausweichweg gemäß den erkannten Hindernissen planen.

2.  Visuelle Erkennung und Hindernisvermeidung

Neben der LiDAR-Hindernisvermeidung verfügt Neomow X über visuelle Erkennungsfähigkeiten, um Herausforderungen durch niedrige, kurze oder nahe gelegene Hindernisse zu bewältigen. Während LiDAR hauptsächlich die Hinderniserkennung übernimmt, benötigt der Roboter visuelle Informationen, um Hindernisse weiter zu differenzieren und effektive Ausweichstrategien zu entwickeln. Dazu wird eine Kamerasonde an der Vorderseite von Neomow X positioniert. Die Kamera erfasst dynamisch die Bewegungen des Roboters und bietet visuelle Erkennung von niedrigen und kurzen Hindernissen während des Betriebs. Basierend auf den identifizierten Kategorien dieser Hindernisse entwickelt Neomow X intelligente Hindernisvermeidungsstrategien. Wenn zum Beispiel ein Tier erkannt wird, wird der Roboter ihm ausweichen. Wenn das Hindernis niedrig oder kurz ist, aber sicher überquert werden kann, wird der Roboter versuchen, darüber zu navigieren und einen reibungslosen Mähbetrieb sicherzustellen.

3. Anti-Kollisionsleiste für zusätzlichen physischen Schutz

In bestimmten Situationen, in denen LiDAR- oder Visionssensoren Hindernisse möglicherweise nicht erkennen können, ist zusätzlicher physischer Schutz entscheidend. Die breitwinkelige (144°) Anti-Kollisionsleiste, die strategisch auf Neomow X platziert ist, dient als letzte Verteidigungslinie. Diese breitwinkelige Anti-Kollisionsleiste ist in Vorwärtsrichtung positioniert. Im Falle einer Kollision erkennt sie schnell den Aufprall und löst eine Reaktion aus, um das Hindernis zu vermeiden und die Sicherheit des Geräts und seiner Umgebung zu gewährleisten.