Warum wir den LiDAR-Mäher Neomow X entwickelt haben

Motiviert durch die Marktnachfrage

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

• Option 1: Beauftragung eines professionellen Rasenpflegeteams.
• Option 2: Kauf eines handgeführten Mähgeräts und manuelle Pflege des Rasens.

Die Rasenpflege ist jedoch eine saisonale und zyklische Aufgabe. In den meisten Gebieten müssen Benutzer mehr als sechs Monate im Jahr routinemäßig mähen, manchmal sogar zweimal pro Woche während des Hauptpflanzenwachstums. Unabhängig von der gewählten Rasenpflegeoption birgt sie Herausforderungen in Bezug auf Kosten und Aufwand. Mit der wirtschaftlichen Entwicklung und technologischen Innovation ist jedoch die Branche der Rasenmähroboter entstanden, um diese Herausforderungen anzugehen. Ziel ist es, den Benutzern zu helfen, Kosten für die Rasenpflege zu sparen und ihre in die Rasenpflege investierte Zeit und Mühe zu entlasten.

Nachteile und Einschränkungen von Mährobotern, die Begrenzungskabel benötigen

Angetrieben von Marktnachfrage und technologischen Fortschritten gewinnen Mähroboter, die Begrenzungskabel benötigen, zunehmend an Aufmerksamkeit. Doch während sich diese Art von Produkt weiterentwickelt und verbreitet, treten allmählich bestimmte Probleme zutage. Die Hauptprobleme, die mit diesen Robotern verbunden sind, sind folgende:

• Umständliche Bereitstellung und Wartung. Vor dem Gebrauch erfordern solche Mähroboter die Installation von Begrenzungskabeln um den Rasen herum, was zu höheren Kosten für das maschinelle Lernen führt. Im Laufe der Zeit besteht die Gefahr, dass die Begrenzungskabel brechen und mit einem Spleißgerät repariert oder möglicherweise komplett neu verlegt werden müssen. Darüber hinaus müssen Benutzer aufgrund der saisonalen Natur der Rasenpflegeaufgaben das Gerät und die verlegten Kabel während Perioden, in denen kein Mähen erforderlich ist, möglicherweise entfernen und lagern, was eine Neuinstallation bei erneutem Bedarf zur Folge hat.
• Unorganisiertes Mähmodell führt zu schlechter Abdeckung und Ineffizienz. Aufgrund technologischer und Kostenbeschränkungen verlassen sich die meisten Mähroboter, die Begrenzungskabel benötigen, auf GPS-Lokalisierungslösungen, und einige haben möglicherweise überhaupt keine Lokalisierungslösungen. Diese Technologie gewährleistet keine genaue Positionierung des Mähroboters, was zu unorganisierten Mähbildern und reduzierter Abdeckung führt. Folglich ist die Effizienz des Roboters beeinträchtigt, und der gemähte Rasen weist oft eine schlechte Ästhetik mit unordentlichen Mähspuren oder Reifenspuren auf.
• Unfähigkeit, Hindernisse genau zu vermeiden, und mangelnde Sicherheitsmerkmale. Die Mehrheit der Mähroboter, die Begrenzungskabel benötigen, verfügt nicht über Sensoren zur Hindernisvermeidung und kann Objekte nur durch Kollision erkennen. Dies bedeutet, dass Benutzer Hindernisse auf dem Rasen mit einem Begrenzungskabel vorab markieren müssen, damit der Roboter sie vermeiden kann, ohne seinen Betrieb zu stören. Dies erfordert eine komplexe Vorbereitung für die Bereitstellung und gewährleistet nicht vollständig die Sicherheit anderer Personen oder Haustiere auf dem Rasen.

Einschränkungen der aktuellen Mähroboter ohne Begrenzungskabel

Motiviert durch die Einschränkungen von Mährobotern, die Begrenzungskabel benötigen, und durch Fortschritte in der Navigations- und Positionierungstechnologie, entstehen Mähroboter ohne Begrenzungskabel und gewinnen die Aufmerksamkeit der Benutzer.

Ein entscheidender Aspekt von Mährobotern ohne Begrenzungskabel, der das öffentliche Interesse geweckt hat, ist die Navigationstechnologie, die in diesen Produkten eingesetzt wird. Derzeit bietet der Markt drei Hauptkategorien von gängigen Navigationstechnologielösungen, jede mit ihren eigenen programmatischen Mängeln.

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

Umweltstörungen

Die RTK-Positionierung und -Navigation kann durch Umwelteinflüsse beeinträchtigt werden, was zu einer instabilen Leistung in verschiedenen Nutzungsszenarien führen kann. RTK-Lösungen verlassen sich auf Satellitensignale zur Positionierung und Navigation, wobei zwei Basisstationen zur Berechnung und Korrektur von Koordinaten verwendet werden. Diese Lösungen sind jedoch in hohem Maße anfällig für Wetter- und Umwelteinflüsse im Nutzungsszenario. Zum Beispiel kann in Szenarien mit bewölktem Wetter, dichter Wolkendecke, dichtem Schatten oder hohen Gebäuden der Empfang von Satellitensignalen schwanken oder sogar ganz ausfallen.

Die Schwankungen des Signalempfangs können zu Positionsabweichungen führen, die eine ungenaue Navigation zur Folge haben und möglicherweise zu verpassten oder wiederholten Mähvorgängen in bestimmten Bereichen des Rasens führen. Dies wiederum verringert die Mähfläche und die Effizienz. Darüber hinaus können starke Signalschwankungen dazu führen, dass das Gerät vom Rasen abweicht und Fehlfunktionen auftreten. In bestimmten Fällen kann das Gerät überhaupt keine Satellitensignale empfangen, was zu einem vollständigen Positionsverlust führt und ein Eingreifen des Benutzers zur Behebung des Problems erfordert.

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

Geografische Einschränkungen

Die Verteilung der Satellitensignale in verschiedenen Ländern und Regionen kann die Stabilität der Nutzung beeinflussen. Dies bedeutet, dass solche Geräte in bestimmten Ländern und Regionen aufgrund von Einschränkungen der Satellitensignalabdeckung eine instabile Leistung aufweisen können.

Umständliche Bereitstellung

Der Rasenmähroboter mit einer RTK-Lösung erfordert den Einsatz einer Basisstation im Nutzungsszenario. Dieser Prozess ist jedoch mit bestimmten Herausforderungen verbunden. Der Installationsort der Basisstation muss strenge Anforderungen erfüllen, einschließlich eines starken Signalempfangs, um den stabilen Betrieb des Geräts zu gewährleisten.

 

2. Visionslösung: V-SLAM

Datenschutz und Sicherheit

Ein wichtiges Anliegen im Zusammenhang mit V-SLAM-Lösungen betrifft den Schutz der Benutzerdatenschutz. Diese Lösungen beinhalten die Nutzung von Kameras, um eine erhebliche Menge an Bild- und Videodaten aus der Arbeitsszene zu sammeln. Infolgedessen besteht die Möglichkeit eines direkten Zugriffs auf die Umgebungsdaten des Benutzers. Es ist zwingend erforderlich, dass Unternehmen den Schutz der privaten Daten des Benutzers ernsthaft und effektiv handhaben. Andernfalls besteht die Gefahr von Datenschutzverletzungen für den Benutzer.

 Umweltstörungen

Die Arbeitsumgebung für einen Rasenmähroboter ist überwiegend im Freien, wo er verschiedenen natürlichen Störungen wie Grasschnitt, Staub und Regenwasser ausgesetzt ist. Diese Elemente können während des Mähvorgangs am Kameraobjektiv haften bleiben. Aufgrund des begrenzten Blickwinkels der Kamera kann das Vorhandensein solcher Elemente die Erfassung von Bilddaten erheblich beeinträchtigen, was zu einer verminderten Gerätestabilität führt. Darüber hinaus kann die Bildverarbeitungslösung durch Umgebungslicht beeinflusst werden, was zu einer instabilen Leistung bei hellen Lichtverhältnissen führt.

Regelmäßige Wartung erforderlich

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

Begrenzte Mähfläche

Aufgrund der erheblichen Menge an Bilddatenverarbeitung, die von der V-SLAM-Lösung benötigt wird, hängt sie von der Rechenleistung des Geräts ab, was zu Einschränkungen der Mähfläche führt. In Situationen, in denen der Rasen groß ist, verfügt das Gerät möglicherweise nicht über die Fähigkeit, die gesamte Mähfläche abzudecken.

 

3. UWB+ Visionslösung

Umständliche Bereitstellung

Ähnlich wie die RTK-Lösung erfordert die UWB-Lösung die Installation von Basisstationen auf dem gesamten Rasen. Um eine umfassende Signalabdeckung zu gewährleisten, müssen Benutzer Basisstationen an bestimmten Standorten gemäß strengen Richtlinien platzieren. Dies führt wiederum zu erhöhten Kosten im Zusammenhang mit maschinellem Lernen und Betrieb.

Erhöhte Wartungskomplexität

UWB-Basisstationen benötigen eine konstante Stromversorgung und häufige Wartung, was den regelmäßigen Batteriewechsel mit sich bringt. Dies erhöht die Betriebskosten solcher Produkte und macht deren Nutzung teurer.

Eingeschränkte Mähfläche

Der Ansatz der UWB-Lösung zur Abdeckung des Mähbereichs beruht auf der Bereitstellung einer größeren Anzahl von Basisstationen. In Fällen, in denen der Rasen jedoch weitläufig ist, können diese Bereitstellungsanforderungen für Benutzer unpraktisch sein und gewährleisten möglicherweise nicht die vollständige Abdeckung des gesamten Rasens.

Störung des täglichen Lebens

Die Notwendigkeit, zusätzliche UWB-Basisstationen zu installieren, um eine erweiterte Mähfläche zu erzielen, kann den normalen Tagesablauf des Benutzers erheblich stören. Die erhöhte Präsenz von Basisstationen kann die normale Nutzung des Rasens durch den Benutzer beeinträchtigen und dessen allgemeine Lebensqualität mindern.

Vorteile unserer Lösung

Neomow X bietet dank seiner Navigationstechnologie, die LiDAR SLAM und visuelle Hindernisvermeidung kombiniert, mehrere entscheidende Vorteile. Zu diesen Vorteilen gehören:

Reduzierte Umgebungsbeschränkungen

Die Implementierung der LiDAR SLAM-Technologie in Neomow X minimiert den Einfluss von Umweltfaktoren, die typischerweise bei der privaten Rasenpflege auftreten. Ob in verschiedenen geografischen Gebieten oder unter schwierigen Bedingungen wie dichtem Schatten oder beengten Räumen unter Dachvorsprüngen, Neomow X kann uneingeschränkt eingesetzt werden. Diese Vielseitigkeit ermöglicht es ihm, eine Vielzahl von Nutzungsszenarien effektiv zu bewältigen und dabei eine stabile und nahtlose Leistung aufrechtzuerhalten.

Einfache Bereitstellung und Bedienung

Wie bereits erwähnt, eliminiert die LiDAR SLAM-Navigationslösung die Notwendigkeit von Basisstationssignalen, wodurch Benutzer keine Basisstation auf ihrem Rasen installieren müssen. Stattdessen ist ein einfacher Einrichtungsprozess alles, was erforderlich ist, um den Roboter schnell in den regulären Betrieb zu nehmen. Dies spart den Benutzern nicht nur die mit der Produktnutzung verbundenen Kosten, sondern vermeidet auch zusätzliche Störungen ihrer Wohnumgebung.

Verbesserte Abdeckung ohne verpasste Ecken

Bei bestimmten technischen Lösungen kann es bei Rasenmähvorgängen in der Nähe von Ecken, Sträuchern und Dachvorsprüngen zu Schwankungen des Basisstationssignals kommen, was zu einer reduzierten Abdeckung und verpassten Schnitten in diesen Bereichen führt. Neomow X ist jedoch in der Lage, auch in solchen Szenarien eine stabile Leistung aufrechtzuerhalten. Es gewährleistet eine umfassende Abdeckung jedes Zentimeters des Rasens, einschließlich aller Ecken, maximiert die Gesamtabdeckung und minimiert den Bedarf für Benutzer, zusätzliche Zeit und Kosten für die Sekundärwartung aufzuwenden.

Für verschiedene Rasengrößen geeignet

Neomow X ist darauf ausgelegt, die vielfältigen Anforderungen an Rasengrößen in Wohngebieten zu erfüllen. Unabhängig davon, ob die Rasenfläche unter 500 Quadratmetern liegt oder 3000 Quadratmeter überschreitet, ist Neomow X in der Lage, eine vollständige Abdeckung zu gewährleisten. Diese Vielseitigkeit stellt sicher, dass Neomow X die Bedürfnisse der Benutzer effektiv erfüllen kann, unabhängig von ihrer spezifischen Rasengröße.

Möglichkeit zur Installation der Ladestation im Innenbereich

Eines der einzigartigen Merkmale von LiDAR SLAM ist seine Unabhängigkeit von Satelliten- oder Basisstationssignalen, wodurch Benutzer die Ladestation des Roboters bequem im Innenbereich installieren können. Obwohl der Roboter im Innenbereich stationiert ist, ist er weiterhin vollständig in der Lage, autonom zu arbeiten, zu navigieren und sich für Rasenmäherzwecke aufzuladen. Dies verbessert nicht nur das Benutzererlebnis, sondern bietet auch zusätzlichen Schutz für das Gerät, verlängert seine Lebensdauer und schützt die Investition des Benutzers. Letztendlich verbessert dies das Preis-Leistungs-Verhältnis des Produkts durch die Kombination von Komfort, Geräte Langlebigkeit und Vermögensschutz.

Verbesserte Zuverlässigkeit und Sicherheit des Hindernisvermeidungssystems

Neomow X verfügt über mehrere Sensoren zur Verbesserung seiner Hindernisvermeidungsfunktionen. Es kann Hindernisse unterschiedlicher Höhe und Art effektiv erkennen und eine sichere Vermeidung gewährleisten. Obwohl unser Gerät auch Vision-Sensoren enthält, haben wir deren Installationswinkel und -position optimiert. Solche Sensoren werden ausschließlich zur Verbesserung der Algorithmusleistung und zur Sammlung wesentlicher Feature-Daten verwendet, während die Privatsphäre des Benutzers geschützt wird. Infolgedessen kann Neomow X flexibel um Hindernisse navigieren, ein sicheres Benutzererlebnis gewährleisten und umfassenden Schutz für Ihre Familie bieten.

Mehr über die LiDAR SLAM-Lösung

LiDAR SLAM ist eine hochentwickelte und etablierte Navigations- und Positionierungslösung in der Robotikindustrie. Sie ist weithin als Mainstream-Technologie in diesem Bereich anerkannt. Das Akronym SLAM steht für Simultaneous Localization and Mapping und repräsentiert die Kernfunktionalität dieser Lösung.

Karten erstellen

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

Wie das LiDAR auf dem Neomow X funktioniert: Während des Kartenbildungsprozesses 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 die Zeitdifferenz zwischen ihrer Aussendung und ihrem Empfang. Durch die Berechnung dieser Zeitdifferenz bestimmt das LiDAR den genauen Abstand zwischen dem Roboter und dem Objekt und erstellt eine 3-dimensionale Punktwolken-Datenkarte. Diese Punktwolken-Datenkarte erfasst detaillierte Merkmale der physischen Umgebung und dient als wertvolle Datenbank für die anschließende Roboternavigation und -positionierung.

Neben seinen Kartierungsfunktionen verfügt Neomow X über die Fähigkeit, die Karte in Echtzeit zu aktualisieren. Wenn sich Änderungen in der Umgebung ergeben, kann der Roboter die Daten analysieren und vergleichen, um festzustellen, ob eine Aktualisierung der Karte erforderlich ist. Durch die Integration von Echtzeitaktualisierungen der Kartendaten erreicht Neomow X verbesserte Navigations- und Mähfunktionen mit größerer Genauigkeit und Vollständigkeit.

Positionierung

Positionierung, einfach ausgedrückt, bezieht sich auf die Fähigkeit des Roboters, seinen Standort innerhalb einer Karte zu bestimmen, indem er die Merkmale der tatsächlichen Umgebung mit einer bekannten Karte vergleicht.

Während des Betriebs erkennt das LiDAR auf dem Neomow X in Echtzeit Umgebungsmerkmale und vergleicht diese mit Daten aus bekannten Karten, um eine genaue Positionierung zu erreichen. Zusätzlich führt der Roboter kontinuierlich Datenabgleiche durch, wodurch eine Echtzeit-Anpassung und Kalibrierung der Positionierung bei Bedarf möglich ist.

Um eine unabhängige und automatisierte Positionierung, Navigation und ein organisiertes Mähen auf einem Rasen zu erreichen, muss ein Mähroboter die folgenden zwei Herausforderungen bestehen:

1. Genaue Positionierung

Der erste entscheidende Aspekt ist, dass der Roboter seinen genauen Standort auf dem Rasen bestimmen muss, was mit der zuvor erörterten Positionierungsfähigkeit übereinstimmt. Beim Einschalten und Aktivieren sammelt Neomow X autonom LIDAR-Daten und vergleicht diese mit einer zuvor erstellten Karte. Durch diesen Prozess erreicht er eine automatische Selbstpositionierung, indem er seinen Standort auf dem Rasen genau bestimmt.

2. Navigation und Pfadplanung

Ein weiterer entscheidender Aspekt ist, dass der Roboter seinen Zielort und den Weg dorthin bestimmen muss. Im Fall eines Rasenmähroboters besteht sein Hauptziel darin, den gesamten Rasen effektiv abzudecken. Dies bedeutet, dass der Zielort des Roboters aus einer Reihe von Positionen besteht, die eine umfassende Abdeckung des Rasens gewährleisten.

Neomow X nutzt seinen aktuellen Standort und die Eigenschaften des Rasens, um einen effizienten Mähpfad zu planen. Anschließend folgt er diesem geplanten Pfad von seinem aktuellen Standort aus, um den Rasen zu mähen. Wenn Neomow X während des Betriebs auf ein Hindernis stößt, kombiniert er den Zielort mit der Richtung des geplanten Pfades, um das Hindernis zu umfahren. Dadurch kann der Roboter die Effizienz der Aufgabe aufrechterhalten, Hindernisse flexibel vermeiden und einen effektiven Mähvorgang gewährleisten.

Verständnis des mehrfachen Hindernisvermeidungssystems

Neomow X integriert mehrere Strategien zur Hindernisvermeidung, die sich auf drei Hauptansätze konzentrieren:

1. LiDAR-Erkennung und Hindernisvermeidung

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

2. Visuelle Erkennung und Hindernisvermeidung

Zusätzlich zur LiDAR-Hindernisvermeidung integriert Neomow X visuelle Erkennungsfunktionen, um Herausforderungen durch niedrige, kurze oder nahegelegene Hindernisse zu bewältigen. Während LiDAR hauptsächlich die Hinderniserkennung übernimmt, benötigt der Roboter visuelle Informationen, um Hindernisse weiter zu differenzieren und effektive Vermeidungsstrategien zu entwickeln. Um dies zu erreichen, ist eine Videokamera an der Vorderseite des Neomow X positioniert. Die Kamera erfasst dynamisch die Bewegungen des Roboters und ermöglicht eine visuelle Erkennung von erkannten niedrigen und kurzen Hindernissen während des Betriebs. Basierend auf den identifizierten Kategorien dieser Hindernisse entwickelt Neomow X intelligent Hindernisvermeidungsstrategien. Wenn beispielsweise ein Tier erkannt wird, weicht der Roboter diesem aus. Wenn das Hindernis niedrig oder kurz ist, aber sicher überfahren werden kann, versucht der Roboter, es zu überfahren, um einen reibungslosen Mähvorgang zu gewährleisten.

3. Anti-Kollisionsleiste für zusätzlichen physischen Schutz

In bestimmten Situationen, in denen LiDAR- oder Visionsensoren Hindernisse möglicherweise nicht erkennen können, ist ein zusätzlicher physischer Schutz entscheidend. Die Weitwinkel-Anti-Kollisionsleiste (144°), die strategisch am Neomow X platziert ist, dient als letzte Verteidigungslinie. Diese Weitwinkel-Anti-Kollisionsleiste ist in Fahrtrichtung positioniert. Im Falle einer Kollision erkennt sie den Aufprall sofort und löst eine Reaktion zur Vermeidung des Hindernisses aus, um die Sicherheit sowohl des Geräts als auch seiner Umgebung zu gewährleisten.