Come funzionano i robot aspirapolvere?
Tenere i pavimenti di casa sempre puliti non è facile, ma da qualche anno esistono sul mercato dei piccoli robot aspirapolvere che promettono di risolvere il problema: come funzionano esattamente?
Si tratta di piccoli robot dalla forma solitamente circolare e dal profilo relativamente basso, che gli permette di arrivare anche sotto ad alcuni mobili. Ma come fanno a muoversi per la casa autonomamente?
Il primo passo per ognuno di questi robot è la “mappatura” della vostra casa.
In pratica il piccolo robot parte dalla sua base di ricarica e comincia a muoversi per la casa e a “leggerne” le pareti e i diversi ostacoli, come mobili o suppellettili varie.
I Sensori
Per muoversi senza fare danni ogni robot aspirapolvere è generalmente equipaggiato di diversi sensori, ecco i più comuni.
Sensori di Ostacoli. Attorno al robot sono presenti sensori di vicinanza o di pressione che lo avvertono quando si sta per scontrare con un ostacolo. A questo punto il robot cercherà di aggirarlo, mappando tutti i percorsi validi attorno ad esso. I robot più moderni sono equipaggiati di piccole videocamere e sono in grado di interpretare le immagini riprese sia per evitare ostacoli, sia per aiutare nella mappatura della casa in maniera più intelligente.
Sensori di Dislivello. Le scale sono il peggiore nemico di questi piccoli roboto e di conseguenza nella loro parte inferiore frontale sono presenti sensori ad infrarossi in grado di capire se ci si sta avvicinando ad un dislivello, come uno scalino, evitando quindi di precipitare.
Sensori di Muro. I robot più moderni sono in grado di riconoscere ostacoli particolari come lo sono i muri di casa, oppure i muri “virtuali”, piazzati appositamente per impedire ad un robot di lasciare una stanza o di pulire una certa area della casa. Nel primo caso il robot attiverà una pulizia specifica per i battiscopa, nel secondo considererà il muro virtuale (realizzato solitamente con un emettitore di infrarossi a batteria e un ricevitore) come un ostacolo da non superare e procederà alla mappatura di conseguenza.
Sensori di distanza. Questi sensori ottici misurano le rotazioni effettuate dalle ruote incorporate nel robot: questo dato, unito al diametro delle stesse, permette un calcolo abbastanza preciso della distanza percorsa dal drone e, quindi, permette l’effettiva mappatura spaziale della casa in cui si sta muovendo.
La mappatura della casa
La Mappatura avviene come dicevamo attraverso una ricognizione più o meno lunga da parte del robot e si basa su diversi algoritmi che ogni produttore custodisce gelosamente. In ogni caso i metodi più utilizzati sono generalmente due.
Mappatura con camera. Utilizza una piccola videocamera che letteralmente dona la “vista” al robot e gli permette di riconoscere gli ostacoli, come dicevamo, e di creare una mappa virtuale della casa molto dettagliata. È il metodo più avanzato attualemente utilizzato da questi robot e, nei modelli più recenti, gli permette addirittura di riconosce non solo la presenza di un ostacolo, ma anche il tipo di ostacolo, comportandosi di conseguenza. Ad esempio un robot in grado di riconoscere una sedia sarà in grado di muoversi attraverso le sue gambe, consentendo una pulizia migliore.
Mappatura con laser. Con questo metodo di telerilevamento il robot “spara” dei raggi laser tutto intorno e calcola di conseguenza la sua distanza da tutti gli ostacoli presenti, creando quindi una mappa virtuale degli stessi. Il procedimento si chiama LIDAR o Light Detection and Ranging ed è stato il primo ad essere utilizzato da questi robot, riutilizzando procedure ed algoritmi di origine militare.
In alto la mappa architettonica di una casa e in basso quella ricreata da un robot aspirapolvere. Come vedete è indicata anche la posizione della base di ricarica e l’accuratezza è impressionante.
Una buona mappatura fa la differenza nell’efficienza e nella qualità della pulizia che un robot aspirapolvere è in grado di garantire. Più la mappa sarà fedele e dettagliata, più il robot sarà in grado di distinguere, ad esempio, tra i diversi ostacoli (applicando diversi tipi di pulizia o agendo più o meno intensamente) e muovendosi più o meno velocemente per la casa.
I robot più moderni, controllati da applicazioni su smartphone, sono in grado poi di permettere la suddivisione della casa nelle diverse stanza, permettendo ad esempio di indicare la pulizia di alcune stanze evitando altre. Se insomma state cucinando, ad esempio, potete indicare al robot di andare a pulire la camera da letto e di evitare la cucina e lui si muoverà autonomamente per la casa, entrerà in camera e attiverà il processo di pulizia per poi ritornare a ricaricarsi alla propria base una volta finito il suo lavoro.
I robot più moderni permettono di attivare la pulizia solo in alcune stanze della casa, evitandone altre.
Il primo e più famoso di questi robot aspirapolvere è il Roomba di iRobot, brevettato negli Stati Uniti agli inizi degli anni duemila, è la base su cui tutti gli altri produttori si sono basati e ha avuto il grande pregio di creare una nuova categoria di prodotto, riuscendo a rimanere ancora oggi il più avanzato tecnologicamente.
Vediamo il primo brevetto per capire cosa c’è all’intero di uno di questi robot più nel dettaglio.
- bumper frontale con un sensore di pressione che permette di capire quando si è “toccato” un ostacolo.
- Comunicatore ad infrarossi per comunicare con la base di ricarica o con i muri virtuali.
- Sensore di dislivello per individuare scalini o similari.
- Batteria interna al Litio
- Ruote indipendenti ammortizzate, di grandi dimensioni, consentono il superamento di ostacoli e il mantenimento dell’equilibrio orizzontale.
- Ammortizzatore indipendente di destra
- Motore elettrico di destra.
- Motore aspirante elettrico.
- cassetto per accedere al deposito della polvere aspirata e ripulire il robot.
- Motore elettrico di sinistra.
- Ammortizzatore indipendente di sinistra.
- Sistema a spazzole controrotanti per attirare nel cassetto interno la polvere e altre scorie rilevate dal robot.
- Motore elettrico per le spazzole controrotanti.
I modelli più recenti di Roomba presentano soluzioni ancora più avanzate, negli ultimi 15 anni non si è mai smesso di cercare nuovi sistemi per migliorare la pulizia, il movimento e la mappatura della casa.
Ad esempio negli ultimi modelli è presente una spazzola rotante aggiuntiva che trascina scorie e polvere verso quelle centrali controrotanti, migliorando di molto la pulizia (2).
Una piccola ruota frontale (1) migliora la stabilità del robot.
Le spazzole controrotanti (4) non hanno mai smesso di evolversi, con diversi pattern di pulizia e materiali più o meno duri per migliorare la cattura dei materiali lungo il pavimento.
Anche le ruote (3) hanno subito diverse evoluzioni, si è lavorato sulla loro dimensione, “battistrada” e sistema di sospensioni, consentendo un’agilità e una accuratezza sempre migliore a questi robot.
Il nuovo Roomba i7+ include un aspiratore nella base di ricarica che effettua un autosvuotamento del robot dalla polvere raccolta.
Negli anni poi è evoluto anche tutto il resto (5) come il sistema di mappatura, oggi basato su telecamere nei modelli più recenti di Roomba o, addirittura il sistema di autosvuotimento presente nell’ultimissimo modello i7+ che consente al robot di autosvuotarsi quando torna alla propria base, evitando quindi di doverso vuotare a mano ogni uno o due giorni e minimizzando l’intervento umano al minimo possibile.
Si è arrivati insomma negli ultimi modelli come il Roomba i7+ a potersi letteralmente dimenticare del proprio robot aspirapolvere per diverse settimane: lui penserà a pulire i pavimenti in autonomia e voi avrete il piacere di tornare sempre in una casa pulita.
Se vi interessa vedere da vicino il nuovo i7+ vi rimando all’ultima puntata di Mailtime dove ne faccio un unboxing e ne descrivo le caratteristiche principali:
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(articolo scritto in collaborazione con iRobot)
