Toro自動草坪剪草機介紹

    Toro 公司的高級園林技術中心一直在醞釀未來的計劃，該中心由機械工程師黛納•勞恩（Dana Lonn）領導。幾年前，勞恩曾請包括助理研究教授桑吉夫•辛格（Sanjiv Singh）在內的卡內基梅隆大學科學家幫助開發具有先進可視和導航能力的自動剪草機。他們選擇進行自動化的是 Toro 公司的 3500D 型旋刀剪草機，該款重型剪草機主要應用于高爾夫球場和運動場地。

　　勞恩認為，自動草坪剪草機的研發面臨兩個根本性的難題。一是精確定位（知道自己在哪里），二是探測障礙物（這樣才不會撞到東西）。Toro 的原型機如果安上比較便宜的 GPS 接收器的話，在開闊草地和平地上的導航非常輕松，但當它在伸展開來的樹枝或在其它障礙物下面行駛的時候，它就無法持續接收到 GPS 衛星信號。

　　在這種情況下，剪草機需要輔助導航設備才能繼續按既定路線前進。可行的解決辦法之一是采用慣性導航系統，即 INS，利用多個回轉儀作為傳感器來定位。很多飛機目前都使用昂貴的 INS 系統。不過，快速發展的硅質微電子機械系統（MEMS）的市場以其成本低廉而更受工程師們青睞。小巧便宜的 MEMS 回轉儀現在廣泛應用于汽車穩定性控制系統。GPS 生產商也正想方設法將其用于低成本的 INS 類產品上。

　　另外一個辦法是在剪草機上安裝激光系統，將射到修剪范圍內的反射體上的光彈回，再通過數學三角分割計算（這同樣應用在 GPS 系統上），當剪草機的 GPS 天線無法接收信號時，激光系統就能接過導航的任務。不過，不管用何種方法，勞恩都認為導航問題很快就能得到解決。設計可靠的視頻探視系統則是另一個完全不同的難題。機器人剪草最基本的判斷原則是什么呢？綠色的就是好的。“我們的想法是，如果機器
人碰到的東西是好的，那么它們通常都是綠的，”勞恩解釋說。“而如果一個物體不是綠色的，那么我們就需要再湊近看仔細一點。”但是，綠色的東西也分很多種形態和質地: 你怎么也不會樂意看到自己的剪草機在修剪航路旁的綠化帶，或是俱樂部會所門前的阿斯特羅草皮（Astroturf）。

　　Toro 的剪草機還能看到像高爾夫球那么大的物體。由于普通攝像頭會受到太陽光角度和露珠反射光的不利影響，所以研究專家嘗試將工業用激光掃描器放置在一個平臺上，就像探照燈那樣可以左右掃動。激光掃描器非常昂貴，但在慢速下辨別障礙的效果很好。既然眼下消費者對快速剪草機的需求源自降低人力成本的考慮，那么自動剪草機的速度就不那么要緊了。“當機器可以無人操控時，它的經濟價值就是另一回事了，”勞恩說道。“速度慢一點應該沒啥問題。”