サービスロボットが周囲の環境をどのように認識するか

RVC の基本となるのは、高い精度で動き回る能力です。 ここでは、TDK のインテリジェントな HVC 4222F 組み込みモータ コントローラが、さまざまなステッピング モータ、ブラシ付き (BDC) およびブラシレス (BLDC) DC モータの直接制御を提供します。 これらは、ホイールが RVC を正しい方向に確実に動かすために、ギアを回転させるモーターを駆動します。 センサーを使用するかどうかにかかわらず、クリーナーが軌道から外れないようにするためには、これらのデバイスの高精度が非常に重要です。 RVC が一定時間にわたって想定される位置にいることを確認するには、ホイールが 88 度ではなく 90 度回転していることを認識することが不可欠です。

CH101 や CH201 などの超音波飛行時間型 (ToF) センサーは、それぞれ最大 1.2 m および 5 m の距離にあるターゲットまでの正確な距離測定を提供します。 超音波パルスを送信し、センサーの視野 (FoV) 内の物体から反射するエコーを受信します。 内蔵処理ユニットが ToF を計算し、外部制御ユニットがオブジェクトまでの距離を決定します。 光学式距離センサーとは異なり、超音波センサーは暗闇を含むあらゆる照明条件で動作し、ターゲットの色に関係なくミリメートル精度の測定を提供し、ガラスなどの透明な物体を検出できます。 ロボット掃除機では、長距離の CH201 を使用して昼夜を問わず移動物体と静止物体の両方を検出し、事前にルートを逸脱して衝突を回避できます。 短距離の CH101 超音波 ToF センサーをロボット掃除機に実装して、さまざまな床のタイプを判別できます。 ここで、ターゲットの表面が硬いか柔らかいかによって、反射信号の振幅が異なります。 ロボット掃除機が木製の床からカーペット敷きのエリアに移動すると、このタイプの床ではより激しく動作する必要があるため、センサーはモーターの速度を上げるように指示できます。 これらのセンサーは、掃除機が階段の最上部にあるかどうかを検出して、転落を回避することもできます。

超音波センシングの基礎

ロボット掃除機のナビゲーション ソリューションの多くは、視覚的同時位置特定およびマッピング (VSLAM) または LIDAR テクノロジーを使用して部屋の仮想マップを構築し、部屋をより効率的かつ効果的に移動できるようにします。 しかし、何らかの理由で掃除機を持ち上げて別の場所に置いた場合、それがどこにあるのかわかりません。 したがって、ランダムな方向に移動する必要があり、壁をたどることによって、マップに対する新しい位置を再発見できます。 TDK の ICM-42688-P などの慣性測定ユニット (IMU) は、この問題の解決に役立ちます。 これらの 6 軸モーション センサーは、ロボット掃除機の動きのロール、ピッチ、ヨーを直線と回転の両方の観点から取得します。 これらの動きと部屋のマッピングに基づいて、掃除機は正確な位置を特定できます。 そして、誰かがそれを拾って別の場所に置いた場合、それが現実空間のどこにあるかを認識します。 VSLAM または LIDAR マッピング技術を使用しないロボット掃除機の場合、推測航法を使用して位置とナビゲーションを決定できます。 ホイールの回転からの測定値と、IMU からの慣性測定値および ToF センサーからの物体検出を組み合わせることで、掃除機は室内での方向を定めることができます。

音声アシストを備えた人工知能 (AI) を実装する場合、ICS-43434 マルチモード デジタル マイクなどのマイクが不可欠なセンサー テクノロジーになります。 現時点では、クリーナーのモーターとブラシの回転音が少しうるさいです。 ただし、音が静かになった場合、このノイズを無視してユーザーの声を特に聞くようにアルゴリズムをトレーニングすることができます。掃除機に何かを掃除するように要求するか、シャットダウンするように指示するかは、いくつかの可能性があります。 別の解決策としては、マイクが何かが話されていることに気付いた場合、TDK の HVC 4420F などの掃除機に組み込まれたモーター コントローラーがコマンドを聞くためにモーターの速度を落とすかオフにすることが考えられます。