Il est impossible d'établir quand la société a commencé à prendre soin de ses pelouses. Honnêtement, la tonte de l'herbe était, et reste, une nécessité. Mais le contrôle des mauvaises herbes, la coupe et autres excès ne le sont pas. Une belle pelouse est un symbole de statut dans les banlieues modernes du monde entier. Lorsque les extraterrestres viennent à nous, ils remarqueront probablement immédiatement à quel point nos pelouses sont propres. Et cette réalisation de la civilisation est devenue possible avec l'arrivée de machines spéciales pour couper l'herbe.
Les premières tondeuses à gazon étaient des représentants du bétail. Le problème est qu'il est très difficile de les entretenir, ils coupent l'herbe de manière inégale, c'est pourquoi ils n'ont pas pris racine dans les familles qui se battaient pour la pelouse parfaite. Si vous vous souvenez de l'odeur désagréable des sous-produits de leur activité, il devient clair pourquoi les animaux ont cessé d'être populaires et ont progressivement déménagé dans les arrière-cours. Pour conserver l'apparence de la prestigieuse cour, les gens ont commencé à chercher d'autres moyens.
La première tondeuse à gazon mécanique a été inventée en 1830 par Edwin Badding, sans doute pour dépasser son voisin qui utilisait la tresse. Sa tondeuse était très similaire aux options d'aujourd'hui, dans lesquelles les lames sont fixées dans un cylindre qui tourne lorsque la tondeuse avance. Badding a obtenu un brevet pour l'appareil, ce qui a énormément bouleversé ses voisins - la plupart d'entre eux ont dû acheter une tondeuse Budding, car presque tous ont acheté la même chose pour eux-mêmes, même s'ils n'étaient pas nécessaires.
Dans les années 1930, la guerre froide entre Badding et son voisin s'était propagée à presque tous les mètres de la planète, et il n'y avait pas de fin en vue. Si vous remontez à notre époque, alors qu'en 2014 seulement, des ventes de 10 milliards de dollars ont été réalisées sur le marché de l'entretien des jardins et des pelouses. Le progrès technologique a conduit à l'émergence de machines très avancées qui mâchent l'herbe. Pour les petites surfaces, la plupart des gens utilisent des tondeuses à moteur à combustion interne monocylindre, que vous devez pousser devant vous. De nombreuses tondeuses sont équipées de sacs en tissu pour collecter les déchets que tout le monde déteste au fur et à mesure qu'ils se remplissent, ce qui rend la tondeuse plus difficile à pousser. Mais comme les voisins l'utilisent, nous devons aussi. Les sections plus grandes nécessitent des tondeuses coûteuses. De nombreux propriétaires de telles tondeuses peuvent se vanter lors d'une fête à proximité qu'ils ont une transmission hydrostatique, bien qu'ils n'aient aucune idée de ce que c'est.
Nous, les hackers, ne sommes pas meilleurs qu'eux. Nous, comme tout le monde, avons aussi des pelouses. Mais, contrairement à tout le monde, nous avons des fers à souder. Et nous savons comment les utiliser. Je propose de saper les fondements de la guerre voisine comme Badding l'a fait il y a 85 ans. Obtenez votre microcontrôleur préféré, et pour le travail!
Tondeuses à gazon véritablement autonomes - Levez la main s'il vous plaît
Premièrement, nous allons traiter cela. Ces stupides "tondeuses à gazon robotisées" qui
utilisent un limiteur de fil et tondent l'herbe, se déplaçant le long de chemins aléatoires , nous n'avons pas besoin. Il est clair pour tout pirate qui défend ce titre que la tondeuse a besoin d'un système de positionnement. "Pourquoi?" - demandez-vous. Regardez n'importe quelle vidéo sur la façon dont une telle chose se précipite, comme un insecte dans le vent, et vous vous dites: "Vous savez, cette chose fonctionnerait beaucoup mieux si vous saviez où elle se trouve." C'est ce que nous ferons. Pour créer une tondeuse à gazon autonome, nous avons besoin d'un système de positionnement. Si nous pouvons trouver les coordonnées XY de la tondeuse, l'automatisation sera grandement simplifiée.
Bien sûr, il existe d'autres moyens d'atteindre l'autonomie, et je vous propose d'en discuter dans les commentaires, mais dans cet article je décrirai l'autonomie par le positionnement. Plus précisément, grâce au positionnement par satellite.
GPS, RTK et DGPS
La première chose qui vient à l'esprit pour résoudre le problème de l'obtention de coordonnées à l'extérieur des bâtiments est le GPS. La deuxième chose qui me vient à l'esprit après environ 25 ms est la précision de ce système. Tout le monde sait que la précision GPS varie de 15 mètres. Avec une tondeuse à gazon autonome, cela ne fonctionnera pas. Mais il y a deux autres options:
RTK et
DGPS . Et ces méthodes ont déjà la précision dont nous avons besoin.
Norme GPS
Avant de plonger dans d'autres systèmes, pensez à un GPS simple et familier. Le GPS du téléphone mesure la distance qui le sépare d'au moins trois satellites. Cela lui permet de trouver sa position par
trilatération (à ne pas confondre avec triangulation). Naturellement, la précision dépend de la précision de la mesure des distances aux satellites. Cette distance est déterminée par des horodatages spécifiés avec la précision des horloges atomiques provenant des satellites. Le récepteur prend simplement la différence entre le temps de transmission et le temps de réception, et le multiplie par la vitesse de la lumière pour obtenir la distance qui le sépare du satellite.
En plus de l'horodatage, le satellite transmet sa position. Armé de la distance au satellite et de sa position, le récepteur connaît en fait le rayon du cercle au centre duquel se trouve le satellite et sur le périmètre - le récepteur. Et quand trois de ces cercles s'unissent - les larges! Vous obtenez votre emplacement en utilisant la trilatération.
Plusieurs éléments limitent la précision d'une méthode; l'un des principaux est l'atmosphère. L'ionosphère peut retarder les signaux, ce qui entraîne des problèmes. Plus l'épaisseur de l'atmosphère pour surmonter le signal est grande, plus cet effet est important. Par conséquent, le signal provenant du satellite au-dessus de l'horizon est plus sujet à la distorsion que le signal du satellite au-dessus de la tête. Ces interférences changent constamment et à cause d'elles, il y a une erreur de positionnement irrécupérable - jusqu'à 10 mètres.
RTK et GPS différentiel
Maintenant, connaissant le schéma de fonctionnement du GPS et ses limites fondamentales, nous pouvons comprendre comment les éliminer et améliorer la précision de positionnement. Cela peut être fait en incluant un deuxième récepteur fixe dans le circuit. Il ne bouge pas et son emplacement est connu avec certitude. Un récepteur mobile qui a besoin de connaître son emplacement doit être assez proche d'un récepteur fixe afin que ces deux récepteurs puissent comparer les signaux des mêmes satellites GPS, puis en parler.
Le récepteur fixe compare les signaux GPS reçus par lui-même et le récepteur mobile. Étant donné que le récepteur fixe connaît déjà sa position, il peut détecter une erreur dans le signal et envoyer la correction au récepteur mobile. C'est ainsi que fonctionnent la cinématique en temps réel (RTK) et les systèmes GPS différentiels.
Le GPS différentiel peut atteindre une précision allant jusqu'à 10 cm, tandis que RTK estime la partie analogique du signal avec le numérique, et atteint donc une précision de 2 cm, ce qui est assez précis pour une tondeuse à gazon autonome.
Options du marché libre
Plusieurs types d'équipements disponibles sont vendus pour un positionnement aussi précis. Ils ne sont pas bon marché, mais pas très lourds pour ceux qui veulent réussir ce projet. Le système le moins cher que nous avons trouvé est
REACH RTK , il coûte 570 $, mais tous les ensembles se vendent très rapidement après leur mise en vente. Il existe également un
Piksi de Swift Navigation, une option plus chère qui
coûte déjà 1 000 $. Si vous connaissez d'autres options, veuillez les signaler dans les commentaires.
L'utilisation du GPS RTK pour une tondeuse à gazon autonome est désormais disponible pour vous ou votre équipe. Si vous savez exactement où se trouve votre tondeuse en temps réel, les problèmes d'écriture de code et d'ingénierie mécanique sont résolus de front. Pourquoi n’ont-ils pas décidé? Qu'attendez-vous?
Tondeuse CNC
Imaginez ce qui se passe si vous croisez votre tondeuse à gazon avec un
code G. Si vous attachez une lame marche / arrêt à distance, au lieu de tondre l'herbe, vous pouvez contrôler la tondeuse à distance.
L'image que j'ai dessinée a du sens dans les grands espaces où les petites tondeuses robotisées sans fil ne sont pas aussi efficaces. Si la zone est trop grande, il ne sera guère logique d'installer un périmètre autour d'elle, ce qui rend l'option GPS plus acceptable (bien que le signal de ce périmètre puisse être
truqué , ce qui nous permet d'ajouter du GPS à une tondeuse robot terminée).
Du point de vue des consommateurs, pour entrer sur le marché des pelouses à grande échelle, vous devez résoudre de petits problèmes, par exemple, la sécurité, éviter les obstacles (membres tombés, personnes, bétail), suivre les niveaux de carburant, etc. Mais pour les hackers, ce concept est trop intéressant pour être contourné. Nous aimons entendre parler de vos aventures avec les tondeuses à gazon automatiques, et nous espérons un jour voir un joyeux roger d'un demi-hectare découpé dans l'herbe.