Es imposible establecer cuándo la sociedad comenzó a cuidar sus céspedes. Honestamente, cortar el césped era, y sigue siendo, una necesidad. Pero el control de malezas, el recorte y otros excesos no lo son. Un hermoso césped es un símbolo de estatus en los suburbios modernos de todo el mundo. Cuando los extraterrestres vengan a nosotros, probablemente noten de inmediato cuán limpios son nuestros céspedes. Y este logro de la civilización se hizo posible con la llegada de máquinas especiales para cortar hierba.
Los primeros cortacéspedes eran representantes del ganado. El problema es que es muy difícil atenderlos, cortan el césped de manera desigual, por lo que no se arraigaron en las familias que luchaban por el césped perfecto. Si recuerda el olor desagradable de los subproductos de su actividad, queda claro por qué los animales dejaron de ser populares y gradualmente se trasladaron a los patios traseros. Para mantener la apariencia del prestigioso patio, la gente comenzó a buscar otros medios.
El primer cortacésped mecánico fue inventado en 1830 por Edwin Badding, sin duda para superar a su vecino que usaba la trenza. Su cortacésped era muy similar a las opciones actuales, en las que las cuchillas se fijan en un cilindro que gira cuando el cortacésped se mueve hacia adelante. Badding recibió una patente para el dispositivo, lo que molestó enormemente a sus vecinos: la mayoría de ellos tuvieron que comprar un cortacésped Badding, ya que casi todos compraron lo mismo, a pesar de que no eran necesarios.
En la década de 1930, la Guerra Fría entre Badding y su vecino se había extendido a casi todos los patios del planeta, y no había un final a la vista. Si regresa a nuestro tiempo, solo en 2014, se realizaron ventas de $ 10 mil millones en el mercado de cuidado de jardines y césped. El progreso tecnológico ha llevado a la aparición de máquinas muy avanzadas que mastican hierba. Para áreas pequeñas, la mayoría de las personas usa segadoras con motores de combustión interna de un cilindro, que debe empujar frente a usted. Muchas cortadoras de césped están equipadas con bolsas de tela para recoger los desechos que todo el mundo odia a medida que se llenan gradualmente, lo que hace que sea más difícil empujar la cortadora. Pero como los vecinos lo usan, también tenemos que hacerlo. Las secciones más grandes requieren cortadoras costosas para montar. Muchos propietarios de tales segadoras pueden presumir en una fiesta cercana de que tienen una transmisión hidrostática, aunque no tienen idea de qué es.
Los hackers no somos mejores que ellos. Nosotros, como todos, también tenemos césped. Pero, a diferencia de todos los demás, tenemos soldadores. Y sabemos cómo usarlos. Propongo socavar los cimientos de la guerra vecina tal como lo hizo Badding hace 85 años. ¡Obtenga su microcontrolador favorito y para el trabajo!
Cortadoras de césped verdaderamente autónomas: levante las manos, por favor
En primer lugar, nos ocuparemos de esto. Estos estúpidos "cortacéspedes robóticos" que
usan un limitador de alambre y cortando césped, moviéndose a lo largo de caminos aleatorios , no los necesitamos. Para cualquier hacker que defienda este título, está claro que el cortacésped necesita un sistema de posicionamiento. "¿Por qué?" - usted pregunta Mire cualquier video sobre cómo se precipita tal cosa, como un insecto en el viento, y se dice a sí mismo: "Sabes, esto funcionaría mucho mejor si supieras dónde está". Eso es lo que haremos. Para crear una cortadora de césped autónoma, necesitamos un sistema de posicionamiento. Si podemos encontrar las coordenadas XY del cortacésped, la automatización se simplificará enormemente.
Por supuesto, hay otras formas de lograr la autonomía, y le sugiero que las discuta en los comentarios, pero en este artículo describiré la autonomía a través del posicionamiento. Específicamente, a través del posicionamiento satelital.
GPS, RTK y DGPS
Lo primero que viene a la mente para resolver el problema de obtener coordenadas fuera de los edificios es el GPS. La segunda cosa que viene a la mente después de unos 25 ms es la precisión de este sistema. Todos saben que la precisión del GPS oscila entre 15 metros. Con una cortadora de césped autónoma, esto no funcionará. Pero hay dos opciones más:
RTK y
DGPS . Y estos métodos ya tienen la precisión que necesitamos.
GPS estándar
Antes de sumergirse en otros sistemas, considere un GPS simple y familiar. El GPS en el teléfono mide la distancia desde al menos tres satélites. Esto le permite encontrar su posición por
trilateración (que no debe confundirse con la triangulación). Naturalmente, la precisión depende de la precisión de la medición de distancias a los satélites. Esta distancia se determina a través de marcas de tiempo especificadas con la precisión de los relojes atómicos provenientes de satélites. El receptor simplemente toma la diferencia entre el tiempo de transmisión y el tiempo de recepción, y lo multiplica por la velocidad de la luz para obtener la distancia desde él hasta el satélite.
Además de la marca de tiempo, el satélite transmite su ubicación. Armado con la distancia al satélite y su posición, el receptor, de hecho, conoce el radio del círculo en el centro del satélite, y en el perímetro, el receptor. Y cuando tres de estos círculos se unen - ¡broads! Obtiene su ubicación mediante trilateración.
Varias cosas limitan la precisión de un método; Uno de los principales es el ambiente. La ionosfera puede retrasar las señales, lo que conduce a problemas. Cuanto mayor sea el grosor de la atmósfera para superar la señal, mayor será este efecto. Por lo tanto, la señal proveniente del satélite sobre el horizonte es más propensa a la distorsión que la señal del satélite sobre la cabeza. Estas interferencias cambian constantemente y debido a ellas hay un error de posicionamiento irrecuperable: hasta 10 metros.
RTK y GPS diferencial
Ahora, conociendo el esquema de operación del GPS y sus limitaciones fundamentales, podemos entender cómo eliminarlos y mejorar la precisión de posicionamiento. Esto se puede hacer incluyendo un segundo receptor fijo en el circuito. No se mueve, y su ubicación es segura. Un receptor móvil que necesita conocer su ubicación debe estar bastante cerca de uno fijo para que estos dos receptores puedan comparar las señales de los mismos satélites GPS y luego hablar sobre ello.
El receptor fijo compara las señales GPS recibidas por él y el receptor móvil. Como el receptor fijo ya conoce su ubicación, puede detectar un error en la señal y enviar la corrección al receptor móvil. Así es como funcionan la cinemática en tiempo real (RTK) y los sistemas diferenciales de GPS.
El GPS diferencial puede alcanzar una precisión de hasta 10 cm, mientras que RTK estima la parte analógica de la señal junto con la digital y, por lo tanto, alcanza una precisión de 2 cm. Lo cual es bastante preciso para una cortadora de césped autónoma.
Opciones de mercado libre
Se venden varios tipos de equipos disponibles para un posicionamiento tan preciso. No son baratos, pero no muy pesados para aquellos que desean tener éxito en este proyecto. El sistema más barato que encontramos es
REACH RTK , cuesta $ 570, pero todos los juegos se agotan muy rápido después de que salen a la venta. También hay un
Piksi de Swift Navigation, una opción más costosa que ya
cuesta $ 1,000. Si conoce otras opciones, infórmelas en los comentarios.
El uso de RTK GPS para un cortacésped independiente ahora está disponible para usted o su equipo. Si sabe dónde se encuentra exactamente su segadora en tiempo real, entonces la escritura de códigos y los problemas de ingeniería mecánica se resuelven de frente. ¿Por qué no decidieron? Que estas esperando
Segadora CNC
Imagine lo que sucede si cruza su cortadora de césped con un
código G. Si conecta una cuchilla remota de encendido / apagado, en lugar de cortar el césped, puede controlar la podadora de forma remota.
La imagen que dibujé tiene sentido en espacios grandes donde los cortacéspedes robóticos inalámbricos pequeños no son tan efectivos. Si el área es demasiado grande, difícilmente tendrá sentido instalar un perímetro a su alrededor, y esto hace que la opción de GPS sea más aceptable (aunque la señal de este perímetro puede ser
falsa , lo que nos permite agregar GPS a un cortacésped robótico terminado).
Desde el punto de vista del consumidor, para ingresar al mercado de césped a gran escala, debe resolver pequeños problemas, por ejemplo, seguridad, evitar obstáculos (extremidades caídas, personas, ganado), rastrear los niveles de combustible, etc. Pero para los hackers, este concepto es demasiado interesante como para eludirlo. Nos encantaría conocer sus aventuras con las cortadoras de césped automáticas, y esperamos ver algún día a un alegre Rogelio de media hectárea cortado en el césped.