Toro自动草坪剪草机介绍

    Toro 公司的高级园林技术中心一直在酝酿未来的计划，该中心由机械工程师黛纳•劳恩（Dana Lonn）领导。几年前，劳恩曾请包括助理研究教授桑吉夫•辛格（Sanjiv Singh）在内的卡内基梅隆大学科学家帮助开发具有先进可视和导航能力的自动剪草机。他们选择进行自动化的是 Toro 公司的 3500D 型旋刀剪草机，该款重型剪草机主要应用于高尔夫球场和运动场地。

　　劳恩认为，自动草坪剪草机的研发面临两个根本性的难题。一是精确定位（知道自己在哪里），二是探测障碍物（这样才不会撞到东西）。Toro 的原型机如果安上比较便宜的 GPS 接收器的话，在开阔草地和平地上的导航非常轻松，但当它在伸展开来的树枝或在其它障碍物下面行驶的时候，它就无法持续接收到 GPS 卫星信号。

　　在这种情况下，剪草机需要辅助导航设备才能继续按既定路线前进。可行的解决办法之一是采用惯性导航系统，即 INS，利用多个回转仪作为传感器来定位。很多飞机目前都使用昂贵的 INS 系统。不过，快速发展的硅质微电子机械系统（MEMS）的市场以其成本低廉而更受工程师们青睐。小巧便宜的 MEMS 回转仪现在广泛应用于汽车稳定性控制系统。GPS 生产商也正想方设法将其用于低成本的 INS 类产品上。

　　另外一个办法是在剪草机上安装激光系统，将射到修剪范围内的反射体上的光弹回，再通过数学三角分割计算（这同样应用在 GPS 系统上），当剪草机的 GPS 天线无法接收信号时，激光系统就能接过导航的任务。不过，不管用何种方法，劳恩都认为导航问题很快就能得到解决。设计可靠的视频探视系统则是另一个完全不同的难题。机器人剪草最基本的判断原则是什么呢？绿色的就是好的。“我们的想法是，如果机器
人碰到的东西是好的，那么它们通常都是绿的，”劳恩解释说。“而如果一个物体不是绿色的，那么我们就需要再凑近看仔细一点。”但是，绿色的东西也分很多种形态和质地: 你怎么也不会乐意看到自己的剪草机在修剪航路旁的绿化带，或是俱乐部会所门前的阿斯特罗草皮（Astroturf）。

　　Toro 的剪草机还能看到像高尔夫球那么大的物体。由于普通摄像头会受到太阳光角度和露珠反射光的不利影响，所以研究专家尝试将工业用激光扫描器放置在一个平台上，就像探照灯那样可以左右扫动。激光扫描器非常昂贵，但在慢速下辨别障碍的效果很好。既然眼下消费者对快速剪草机的需求源自降低人力成本的考虑，那么自动剪草机的速度就不那么要紧了。“当机器可以无人操控时，它的经济价值就是另一回事了，”劳恩说道。“速度慢一点应该没啥问题。”