É impossível estabelecer quando a sociedade começou a cuidar de seus gramados. Honestamente, o corte de grama era e continua sendo uma necessidade. Mas o controle de ervas daninhas, o corte e outros excessos não são. Um belo gramado é um símbolo de status nos subúrbios modernos ao redor do mundo. Quando os alienígenas vierem até nós, provavelmente perceberão imediatamente como nossos gramados são limpos. E essa conquista da civilização se tornou possível com a chegada de máquinas especiais para cortar grama.
Os primeiros cortadores de grama foram representantes de gado. O problema é que é muito difícil atendê-los, eles cortam a grama de maneira desigual, razão pela qual não criaram raízes nas famílias que lutam pelo gramado perfeito. Se você se lembra do cheiro desagradável dos subprodutos de sua atividade, fica claro por que os animais deixaram de ser populares e gradualmente foram para os quintais. Para manter a aparência do prestigiado pátio, as pessoas começaram a procurar outros meios.
O primeiro cortador de grama mecânico foi inventado em 1830 por Edwin Badding, sem dúvida para superar seu vizinho que usava a trança. O cortador de grama era muito semelhante às opções atuais, nas quais as lâminas são fixadas em um cilindro que gira quando o cortador de grama se move para frente. Badding recebeu uma patente do dispositivo, o que incomodou muito seus vizinhos - a maioria deles teve que comprar um cortador de grama Budding, já que quase todos compraram o mesmo para si, mesmo que não fossem necessários.
Na década de 1930, a Guerra Fria entre Badding e seu vizinho havia se espalhado por quase todos os estaleiros do planeta, e não havia fim à vista. Se você voltar ao nosso tempo, somente em 2014, foram realizadas vendas de US $ 10 bilhões no mercado de jardinagem e jardinagem.O progresso tecnológico levou ao surgimento de máquinas muito avançadas que roem grama. Para áreas pequenas, a maioria das pessoas usa cortadores de grama com motores de combustão interna de um cilindro, que você precisa empurrar na sua frente. Muitos cortadores de grama são equipados com sacos de tecido para coletar restos que todo mundo odeia à medida que se enchem gradualmente, tornando o cortador mais difícil de empurrar. Mas como os vizinhos o usam, também precisamos. Seções maiores exigem cortadores de grama caros para montar. Muitos proprietários desses cortadores de grama podem se vangloriar em uma festa próxima de que têm uma transmissão hidrostática, embora não tenham idéia do que é.
Nós, hackers, não somos melhores que eles. Nós, como todo mundo, também temos gramados. Mas, ao contrário de todos os outros, temos ferros de solda. E nós sabemos como usá-los. Proponho minar as fundações da guerra vizinha, assim como Badding 85 anos atrás. Obtenha seu microcontrolador favorito e trabalhe!
Cortadores de grama verdadeiramente autônomos - levante suas mãos, por favor
Em primeiro lugar, vamos lidar com isso. Esses estúpidos "cortadores de grama robóticos" que
usam um limitador de fio e cortam a grama, movendo-se por caminhos aleatórios , não precisamos. Está claro para qualquer hacker que defenda esse título que o cortador de grama precisa de um sistema de posicionamento. "Porque?" - você pergunta. Assista a qualquer vídeo sobre como uma coisa dessas se apressa, como um inseto ao vento, e você diz para si mesmo: "Sabe, essa coisa funcionaria muito melhor se você soubesse onde está". É isso que faremos. Para criar um cortador de grama autônomo, precisamos de um sistema de posicionamento. Se conseguirmos encontrar as coordenadas XY do cortador, a automação será bastante simplificada.
Obviamente, existem outras maneiras de obter autonomia, e sugiro que você as discuta nos comentários, mas neste artigo descreverei a autonomia por meio do posicionamento. Especificamente, através do posicionamento por satélite.
GPS, RTK e DGPS
A primeira coisa que vem à mente para resolver o problema de obter coordenadas externas aos edifícios é o GPS. A segunda coisa que vem à mente após cerca de 25 ms é a precisão desse sistema. Todo mundo sabe que a precisão do GPS varia de 15 metros. Com um cortador de grama autônomo, isso não funcionará. Mas existem mais duas opções:
RTK e
DGPS . E esses métodos já possuem a precisão de que precisamos.
Padrão GPS
Antes de mergulhar em outros sistemas, considere um GPS simples e familiar. O GPS no telefone mede a distância dele a pelo menos três satélites. Isso permite que ele encontre sua posição por
trilateração (não confunda com triangulação). Naturalmente, a precisão depende da precisão da medição das distâncias dos satélites. Essa distância é determinada através de registros de data e hora especificados com a precisão de relógios atômicos provenientes de satélites. O receptor simplesmente pega a diferença entre o tempo de transmissão e o tempo de recebimento e o multiplica pela velocidade da luz para obter a distância dele até o satélite.
Além do registro de data e hora, o satélite transmite sua localização. Armado com a distância do satélite e sua posição, o receptor, de fato, conhece o raio do círculo no centro em que o satélite está localizado e no perímetro - o receptor. E quando três desses círculos se unem - amplos! Você obtém sua localização usando trilateração.
Várias coisas limitam a precisão de um método; um dos principais é a atmosfera. A ionosfera pode atrasar os sinais, o que leva a problemas. Quanto maior a espessura da atmosfera para superar o sinal, maior esse efeito. Portanto, o sinal vindo do satélite acima do horizonte é mais propenso a distorções do que o sinal do satélite acima da cabeça. Essas interferências mudam constantemente e, por causa delas, ocorre um erro de posicionamento irrecuperável - até 10 metros.
RTK e GPS diferencial
Agora, conhecendo o esquema de operação do GPS e suas limitações fundamentais, podemos entender como eliminá-los e melhorar a precisão do posicionamento. Isso pode ser feito incluindo um segundo receptor fixo no circuito. Ele não se move, e sua localização é conhecida com certeza. Um receptor móvel que precisa saber sua localização deve estar bem próximo de um fixo, para que esses dois receptores possam comparar sinais dos mesmos satélites GPS e depois falar sobre isso.
O receptor fixo compara os sinais de GPS recebidos por ele e pelo receptor móvel. Como o receptor fixo já sabe sua localização, ele pode capturar um erro no sinal e enviar a correção para o receptor móvel. É assim que a cinemática em tempo real (RTK) e os sistemas GPS diferenciais funcionam.
O GPS diferencial pode atingir uma precisão de até 10 cm, enquanto o RTK estima a parte analógica do sinal junto com o digital e, portanto, atinge uma precisão de 2 cm, o que é bastante preciso para um cortador de grama autônomo.
Opções de Mercado Livre
Vários tipos de equipamentos disponíveis são vendidos para esse posicionamento preciso. Eles não são baratos, mas não muito pesados para quem quer ter sucesso neste projeto. O sistema mais barato que encontramos é o
REACH RTK , que custa US $ 570, mas todos os aparelhos esgotam-se muito rapidamente após serem colocados à venda. Há também um
Piksi da Swift Navigation, uma opção mais cara que já
custa US $ 1.000. Se você conhece outras opções, informe-as nos comentários.
Agora, o uso do RTK GPS para um cortador de grama independente está disponível para você ou sua equipe. Se você souber exatamente onde o cortador de grama está localizado em tempo real, os problemas de escrita de código e engenharia mecânica serão resolvidos de frente. Por que eles não decidiram? O que você está esperando?
Segadeira CNC
Imagine o que acontece se você atravessar seu cortador de grama com um
código G. Se você conectar uma lâmina remota de ligar / desligar, em vez de cortar a grama, poderá controlar o cortador remotamente.
A imagem que desenhei faz sentido em grandes espaços onde pequenos cortadores robóticos sem fio não são tão eficazes. Se a área for muito grande, dificilmente fará sentido instalar um perímetro ao seu redor, e isso torna a opção GPS mais aceitável (embora o sinal desse perímetro possa ser
falsificado , o que nos permite adicionar GPS a um cortador de grama robótico acabado).
Do ponto de vista do consumidor, para entrar no mercado de gramado em larga escala, é necessário resolver pequenos problemas, por exemplo, segurança, evitar obstáculos (membros caídos, pessoas, gado), rastrear os níveis de combustível etc. Mas para hackers, esse conceito é interessante demais para ser contornado. Gostamos de ouvir suas aventuras com cortadores de grama automáticos e esperamos um dia ver um jolly roger do tamanho de um hectare cortado na grama.