Robot usisivač ne menja pravac nasumično kada naiđe na nogu stolice, zid ili drugi predmet. Njegovo kretanje zavisi od kombinacije senzora koji stalno prikupljaju podatke o prostoru i softvera koji te podatke pretvara u odluke o sledećem pokretu.
Način rada razlikuje se između jednostavnijih i naprednijih modela, ali osnovni princip je sličan. Robot mora da utvrdi da se ispred njega nalazi prepreka, proceni gde može bezbedno da nastavi i zatim prilagodi rad motora kako bi promenio smer bez nepotrebnog zaustavljanja.
Senzori otkrivaju da se nešto nalazi ispred robota
Prvi korak je detekcija prepreke. Robot usisivač može koristiti različite vrste senzora, uključujući infracrvene senzore, senzore dodira i druge sisteme za merenje udaljenosti. Njihov zadatak je da registruju promenu u prostoru ispred ili sa strane uređaja.
Kod jednostavnijih modela važnu ulogu mogu imati mehanički senzori koji reaguju kada prednji deo uređaja fizički dodirne prepreku. Tada robot dobija signal da ne može da nastavi pravo i aktivira proceduru za promenu smera.
Napredniji uređaji mogu prepreku registrovati pre kontakta. U zavisnosti od modela, koriste senzore koji procenjuju udaljenost ili kameru i druge sisteme za prepoznavanje prostora. Time robot može da uspori ili promeni putanju pre nego što udari u predmet.
Softver pretvara podatke senzora u odluku
Sama informacija da se prepreka nalazi ispred uređaja nije dovoljna. Robot mora da odluči šta će uraditi sa tim podatkom. Elektronika i softver obrađuju očitavanja senzora i određuju da li treba da nastavi, uspori, zaustavi se ili skrene.
Kod jednostavnijeg robota odluka može biti zasnovana na unapred definisanom obrascu. Nakon detekcije prepreke uređaj se, na primer, povuče nekoliko centimetara, okrene pod određenim uglom i ponovo pokrene napred. Ako ponovo naiđe na prepreku, postupak se ponavlja uz drugačiji smer.
Kod naprednijih sistema odluka može zavisiti od većeg broja podataka. Robot može istovremeno uzeti u obzir udaljenost do prepreke, položaj u prostoru, prethodno kretanje i informacije iz mape. Na osnovu toga pokušava da izabere putanju koja neće odmah dovesti do novog sudara.
Zbog toga dva robota mogu potpuno različito reagovati na isti predmet. Jedan će možda dodirnuti stolicu, kratko se okrenuti i nastaviti, dok će drugi usporiti nekoliko centimetara ranije i obići je. Razlika ne mora biti u samom motoru, već u načinu na koji uređaj obrađuje podatke iz senzora.
Točkovi i motori menjaju smer kretanja
Kada sistem odluči da treba skrenuti, naredni korak obavljaju pogonski motori. Većina robotskih usisivača koristi dva glavna pogonska točka čija se brzina može nezavisno menjati. Ako se jedan točak okreće brže od drugog, robot menja smer.
Za oštriji zaokret razlika u brzini točkova može biti veća, a kod nekih manevara jedan točak može usporiti dok se drugi okreće. Na taj način robot može promeniti orijentaciju bez klasičnog upravljačkog mehanizma kakav postoji kod automobila.
Softver zato povezuje informacije senzora sa kontrolom motora. Kada senzor registruje prepreku, sistem šalje odgovarajuće komande pogonskim jedinicama, prati reakciju robota i zatim nastavlja kretanje. Ceo proces odvija se mnogo brže nego što korisnik može da uoči pojedinačne odluke.
Kako robot zna da je prošao prepreku
Promena pravca ne znači da je problem odmah rešen. Robot mora da nastavi da prati okolinu kako bi utvrdio da li se sada nalazi na slobodnom prostoru. Senzori ponovo proveravaju udaljenosti i prisustvo predmeta dok se uređaj kreće.
Ako se prepreka proteže duž zida ili nameštaja, robot može nastaviti da menja ugao dok ne pronađe prostor kojim može da prođe. Kod sistema sa mapiranjem dodatne informacije mogu pomoći da uređaj proceni gde se već kretao i da ne ponavlja isti neuspešan pokušaj.
Upravo stalna razmena između detekcije, obrade podataka i kontrole motora omogućava autonomno kretanje. Robot ne dobija unapred fotografiju cele prostorije, već tokom rada neprekidno prikuplja informacije i prilagođava se situaciji koju trenutno registruje.
Zašto različiti modeli imaju različito ponašanje
Razlika u ponašanju najčešće proizlazi iz broja i vrste senzora, sposobnosti procesora i načina na koji je programiran sistem za navigaciju. Jednostavniji uređaj može imati osnovnu logiku izbegavanja prepreka, dok napredniji model može koristiti mapu prostorije i složenije procene putanje.
Važna je i vrsta prepreke. Veliki zid lako je detektovati, ali tanki predmeti, kablovi, niske ivice ili predmeti neobičnog oblika mogu biti zahtevniji za pojedine sisteme. Zbog toga naziv poput pametna navigacija ne znači da će svaki robot jednako uspešno prepoznati svaki predmet.
Na konačno kretanje utiču i uslovi rada. Refleksivne ili veoma tamne površine mogu predstavljati izazov za pojedine optičke ili infracrvene senzore, dok nered na podu povećava broj situacija u kojima robot mora da donosi nove odluke. Zato se sposobnost izbegavanja prepreka ne može proceniti samo po tome da li uređaj ima kameru ili određeni broj senzora.
U osnovi, robot usisivač izbegava prepreke tako što stalno povezuje tri stvari: opažanje prostora, obradu informacija i kontrolu kretanja. Senzori mu govore šta se nalazi u okolini, softver procenjuje šta treba uraditi, a motori izvršavaju promenu pravca. Kada se ta tri dela usklade, uređaj može samostalno da se kreće kroz prostor bez stalnog upravljanja korisnika.
