Giới thiệu OpenMower, robot cắt cỏ mã nguồn mở
(github.com/ClemensElflein)- OpenMower là một dự án mã nguồn mở có thể nâng cấp robot cắt cỏ thương mại giá rẻ thành robot tự hành thông minh dựa trên RTK GPS
- Các mục tiêu chính là cắt cỏ tự động, độ an toàn cao, không cần dây ranh giới, chi phí thấp và hoàn toàn mở
- Phần cứng của sản phẩm hiện có rất chắc chắn và có thể đạt hiệu năng đủ tốt chỉ bằng cách nâng cấp phần mềm mà không cần thay đổi
- Các tính năng cơ bản hiện tại đã hoạt động, bao gồm các tác vụ cốt lõi như học bản đồ, lái tự động và sạc
- Chỉ một số sản phẩm như YardForce Classic 500 hiện tương thích phần cứng, nhưng được kỳ vọng sẽ mở rộng sang các robot khác trong tương lai
Tổng quan dự án
OpenMower là một dự án phần cứng/phần mềm mã nguồn mở tháo rời các robot cắt cỏ dễ mua trên thị trường như YardForce Classic 500, rồi áp dụng RTK GPS hiện đại và phần mềm lên đó để biến chúng thành robot cắt cỏ tự hành thông minh với chi phí thấp
- Các robot cắt cỏ hiện có chỉ hỗ trợ di chuyển theo hướng ngẫu nhiên, nên hiệu quả và độ thông minh còn hạn chế
- Kết quả tháo rời cho thấy chất lượng phần cứng rất tốt, như sử dụng động cơ không chổi than, khả năng chống nước và độ bền cao, dùng đầu nối tiêu chuẩn
- Điểm nâng cấp thực chất nằm ở phần mềm
Mục tiêu dự án
- Triển khai robot cắt cỏ hoàn toàn tự động
- Độ an toàn cao: phản ứng khẩn cấp như dừng khẩn khi bị nhấc lên hoặc va chạm
- Hỗ trợ nhiều khu vực không cần dây ranh giới
- Chi phí thấp: hướng tới tiết kiệm hơn so với các sản phẩm tầm trung trên thị trường
- Mã nguồn mở: ai cũng có thể tự chế tạo và mở rộng tri thức
- Thiết kế gọn gàng
- Tính năng tránh chướng ngại vật
- Phát hiện mưa và tự động dừng khi thời tiết xấu
Ứng dụng Open Mower
- Cung cấp ứng dụng hỗ trợ điều khiển trực quan qua điện thoại thông minh và trực quan hóa
Tình hình phát triển hiện tại
- Đã hoàn thiện các chức năng cắt cỏ cơ bản: học bản đồ, thiết lập lộ trình, cắt cỏ, tự động docking (quay về khi sạc và tiếp tục lại) đều đã được xác nhận hoạt động
- Người dùng có năng lực kỹ thuật được khuyến nghị tự lắp ráp
- Do chi phí và độ phức tạp cao, có thể đặt câu hỏi và nhận hỗ trợ qua cộng đồng như Discord, Wiki
Phần cứng
- Cấu thành từ bo mạch chính và các bộ điều khiển động cơ servo như xESC mini/xESC 2040
- xESC 2040 là bộ điều khiển giá rẻ dựa trên chip RP2040, hiện mới ở giai đoạn hỗ trợ thử nghiệm
- Các mục To-Do: dự kiến bổ sung một số tính năng phần cứng như cải thiện độ chính xác mức pin còn lại
Phần mềm
- Đã hoàn tất phát triển quản lý trạng thái máy cắt cỏ (docking/làm việc, v.v.) và tạo lộ trình
- Tính năng tránh chướng ngại vật hiện chưa được triển khai
- Phần mềm mã nguồn mở dựa trên ROS được quản lý trong kho lưu trữ riêng
Hướng dẫn chế tạo và bắt đầu
- Trang web chính thức và Wiki cung cấp hướng dẫn về linh kiện cần thiết, cách cài đặt phần mềm, hướng dẫn cộng đồng
- Nhiều tài liệu bổ sung đang tiếp tục được cộng đồng cập nhật
Tham gia và cộng đồng
- Bạn có thể thử tự chế tạo OpenMower, hoặc đóng góp vào việc thúc đẩy phát triển bằng cách star và watch kho lưu trữ
- Có thể trao đổi thông tin qua YouTube chính thức và Discord
Phần cứng tương thích
- Hiện tại tương thích bo mạch với YardForce Classic 500 và một số mẫu Herkules/SA650 ECO
- Cũng có một số sản phẩm OEM của SUMEC Hardware từ Trung Quốc dùng cùng bo mạch, nhưng khả năng mở rộng còn hạn chế
- Để chia sẻ/mở rộng danh sách sản phẩm tương thích, cộng đồng khuyến khích gửi thông tin tháo rời và ảnh bo mạch
Lưu ý thêm và điểm đặc biệt
- Bắt buộc phải kiểm tra bằng sáng chế, pháp luật và quy định an toàn tại từng quốc gia
- Tài liệu được cung cấp không đưa ra bất kỳ bảo đảm nào về khả năng hoạt động thực tế, tính phù hợp hay vấn đề pháp lý
- Việc chế tạo/sử dụng đòi hỏi chuyên môn kỹ thuật cần thiết
- Việc sử dụng thương mại và bán lại cần có sự đồng ý của nhà phát triển; khuyến nghị sử dụng cá nhân cho mục đích phi thương mại/giáo dục
Giấy phép
- Được phát hành theo Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License
- Tự do sử dụng cho mục đích phi thương mại và giáo dục, còn sử dụng thương mại và thương mại hóa cần sự đồng ý của nhà phát triển
Tóm tắt
OpenMower là một dự án DIY đột phá cho phép áp dụng phần mềm mã nguồn mở lên phần cứng robot thương mại chi phí thấp để biến chúng thành máy cắt cỏ tự hành thông minh. Dự án có thế mạnh về hỗ trợ cộng đồng chặt chẽ, tài liệu/wiki chi tiết, tính mở của phần cứng/phần mềm, giúp tận dụng các dòng sản phẩm cùng hệ, giảm chi phí và hạ thấp rào cản tiếp cận.
Nhờ thay đổi phần cứng tương đối ít và có sự hỗ trợ từ cộng đồng, dự án dễ tiếp cận hơn so với các dự án hiện có và phù hợp với cá nhân cũng như các kỹ sư DIY.
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Gần đây tôi mới biết rằng các robot cắt cỏ ra mắt gần đây không di chuyển ngẫu nhiên mà chủ yếu chia khu vực và cắt một cách có hệ thống. Sau khi thực sự mua và tìm hiểu, tôi thấy chỉ có Worx Landroid là dùng cách ngẫu nhiên. Tôi muốn một mẫu không cần lắp dây ranh giới vì muốn đỡ phải can thiệp nhiều nhất có thể. Cuối cùng tôi chọn eufy E15, nó dùng camera để tạo bản đồ mà không cần lắp đặt thêm gì rồi di chuyển có hệ thống. Gần như không phải đụng tay vào. Tôi không liên quan gì đến sản phẩm này, chỉ đơn thuần hài lòng nên muốn giới thiệu. Sẽ còn tuyệt hơn nếu có bản mã nguồn mở. Dự án này chỉ dùng GPS; GPS hoạt động tốt nhưng đôi khi có vấn đề về độ phủ. Camera thì ban ngày luôn hoạt động tốt, nên có lẽ cũng đáng cân nhắc bổ sung camera vào dự án. Tất nhiên camera sẽ phức tạp hơn và có thể phát sinh lỗi, nhưng nhìn chung có thể là một giải pháp đáng tin cậy hơn
Tôi dùng Husqvarna và rất hài lòng. Mẫu này cũng cắt cỏ theo kiểu ngẫu nhiên. Trong 3 năm qua tôi không phải thuê dịch vụ cắt cỏ bên ngoài lần nào, việc cần để ý nhất chỉ là mép cỏ và dọn quanh cây. Sân nhà tôi bằng phẳng và rộng khoảng 5000 sqft
Tôi lo rằng nếu không có dây hay GPS thì sẽ rất dễ bị trộm
Thay vì GPS hay camera, có lẽ áp dụng hệ thống định vị cục bộ cũng là một cách hay. Có vẻ chỉ cần lắp khoảng 3 beacon năng lượng mặt trời quanh sân là được
Tôi tò mò sân của bạn lớn và bằng phẳng đến mức nào. Sân tôi rộng và có một bên dốc nên đang phân vân liệu có áp dụng được không
Có cảm giác như đây là phiên bản máy cắt cỏ của Valetudo, rất thú vị. Tôi tự hỏi có bao nhiêu phần mã được chia sẻ giữa robot hút bụi và máy cắt cỏ, liên kết Valetudo
Nhờ nội dung này mà tôi mới biết đến Valetudo lần đầu và thấy nó cực kỳ thú vị. Tôi đang nghĩ có nên "nâng cấp" con robot hút bụi 7 năm tuổi của mình không
Không giống Valetudo, dự án này chỉ dùng khung và động cơ của máy cắt cỏ hiện có, còn phần điện tử thì thay hoàn toàn
Liên kết bạn giới thiệu rất hữu ích, sắp tới tôi định thử cả Valetudo lẫn Openmower. Cũng mong có những lựa chọn mã nguồn mở kiểu này trong lĩnh vực camera an ninh
Nói thật thì thế hệ robot cắt cỏ hiện tại chạy ngẫu nhiên thực ra hoạt động khá tốt. Việc lắp dây ranh giới thì phiền thật, nhưng làm một lần xong là robot không đi ra ngoài phạm vi nữa nên rất hiệu quả. Cả đường đi ngẫu nhiên cũng hiệu quả hơn kỳ vọng. Tôi tò mò robot "thông minh" thì tốt hơn ở điểm nào. Nếu nó có thể hoạt động hoàn hảo 100% mà không cần dây ranh giới thì sẽ rất có ý nghĩa, và cũng nên có khả năng nhận diện chướng ngại vật để tránh chuyện cắt nát đồ chơi mà trẻ con để lại
Tôi đang dùng Mammotion Yuba, và kết quả cắt theo lưới hay đường thẳng trông rất đẹp. Thậm chí còn có thể tạo logo. Nó nhanh hơn rất nhiều so với kiểu ngẫu nhiên và kết quả cũng vượt trội hơn
Có vẻ tránh chướng ngại vật vẫn là bài toán lớn nhất còn lại ở phía phần mềm. Còn định vị thì đã có nhiều lựa chọn như cảm biến RTK GPS. Nếu dây dẫn hướng vẫn được giữ lại để "chống thoát" thì tôi cũng thấy ổn
Dù robot dùng dây ranh giới có hoạt động tốt đến đâu, tôi cũng không thể đồng ý với ý kiến rằng thế hệ robot mới là "không ra gì". Thực tế Mammotion Luba 2 của tôi có phần cứng lẫn độ chính xác định vị đều rất tốt, còn phần mềm tuy vẫn có chỗ cần cải thiện nhưng nhìn chung đã khá ổn
Nếu muốn biết cấu trúc lưỡi cắt thực tế của robot cắt cỏ ra sao thì hãy xem hình này. Tôi đã mua Sunseeker X7 và đang dùng cho khu đất khoảng 4 acre, trong đó diện tích cỏ thực tế khoảng 2 acre còn lại là vườn và đường đi. Phần cứng giờ đã khá sẵn sàng, bây giờ phần mềm mới là mấu chốt. Tôi đang trải nghiệm việc chỉ cần cập nhật phần mềm là có thể cải thiện đáng kể. Sunseeker dùng camera (chưa có LiDAR), và robot cắt cỏ vượt trội hơn con người. Nếu điều kiện phù hợp thì chu trình dinh dưỡng diễn ra tốt hơn, lại có thể chỉnh độ dài lưỡi cắt hay thiết lập theo mùa. Đặc biệt là có thể cho chạy lúc 3 giờ sáng nên tôi còn nghĩ tới nhiều ứng dụng khác như an ninh hay theo dõi động vật hoang dã. Xét về giá trị so với giá tiền thì hàng Trung Quốc có vẻ làm khá tốt. Đây thực sự là công nghệ rất đáng mong đợi trong tương lai
Ban đêm thì nên tránh vận hành để bảo vệ động vật hoang dã, đặc biệt là các loài hoạt động về đêm như nhím gai
Động vật hoang dã có thể bị robot cắt cỏ làm bị thương hoặc không thể đi lại bình thường, nên điều quan trọng là chỉ vận hành vào ban ngày. Ở nhiều nơi, nhím gai là loài đang bị đe dọa tuyệt chủng
Giá vẫn còn cao. Về cơ bản nó chỉ nhỉnh hơn robot hút bụi một chút về độ chắc chắn mà lại có giá như xe cũ. Tôi đã mua hai chiếc từ một hãng giá rẻ nhưng cả hai đều phải trả lại vì lỗi động cơ. Chỉ riêng động cơ thay thế đã là 150 euro, còn điểm hấp dẫn là pin dùng loại pin dụng cụ 18V riêng nên có thể thay rất dễ
Bố tôi gần đây mua Husqvarna 430x, và nó cắt rất tốt cả khu sân đồi rộng 1 acre. Có một số chỗ trong vườn khó đi vào, nhưng tôi kỳ vọng việc đó sẽ được cải thiện bằng phần mềm
Trên website ghi X7 chỉ phủ được 0.75 acre, nhưng bạn nói đang dùng cho 4 acre nên tôi tò mò bạn đã triển khai thế nào
Ban đầu tôi tưởng đây là một dự án tự làm phần cứng hoàn chỉnh. Tôi không quá chắc về robot cắt cỏ, nhưng máy cắt cỏ ngồi lái thì có nhu cầu lớn mà giá lại vô lý. Cả hai chiếc máy cắt cỏ ngồi lái của tôi đều đã hỏng; một chiếc phải thay cả bộ dây điện đắt đỏ để khỏi cháy, chiếc còn lại thì dùng kiểu động cơ một xi-lanh cổ lỗ sĩ đã gần như không đổi suốt 30 năm và mỗi năm lại tự hỏng 1 đến 4 lần. Cả đồ mới lẫn đồ cũ đều đắt một cách phi lý nếu so với lạm phát. Tôi định tháo một chiếc ra để độ điện hóa bằng động cơ Ryobi và controller trên Amazon. Bánh xe chỉ lo truyền động, còn lưỡi cắt sẽ có motor riêng, đơn giản hơn nhiều so với hệ thống dây curoa/puly/côn phức tạp. Tôi cũng có thể tái sử dụng pin Ryobi 40V nên không cần tự phát triển BMS/bộ sạc riêng, chỉ cần làm đúng đầu nối. Tôi rất muốn thấy một kế hoạch chuyển đổi điện hóa và một dự án được thiết kế bài bản theo hướng đó. Giá motor và controller cũ cũng chỉ khoảng $50 mỗi món
Tôi đã thiết kế một UTV bằng vật liệu composite sinh học với công nghệ mới và pin sản xuất tại Mỹ có bảo hành dài hạn, đủ sức thay thế John Deere Gator. Quy định NEV(Carve-out) rất đáng chú ý. Điều quan trọng là nhìn nó như một chiếc RC car phóng to để giữ mọi thứ đơn giản hơn. Cần tránh kiểu cứ liên tục nhồi thêm tính năng không cần thiết như Lincoln và Tesla; mục tiêu của EV là sự đơn giản
Giá xe mới và xe cũ gần đây tăng vô lý đến mức có lẽ giờ đã có thể đặt giả thuyết rằng số liệu lạm phát chính thức không còn phản ánh thực tế nữa
Tôi nhớ hồi những năm 90, ở khu tôi có người tự chế máy cắt cỏ. Bố tôi tự hàn khung bằng động cơ máy giặt, bánh xe xe nôi, sắt vụn các kiểu, rồi nhiều người chép ý tưởng hoặc cùng nhau làm, khá giống tinh thần mã nguồn mở. Dù vậy tôi nhớ là nó dùng vẫn khá ổn
Đọc đoạn nói đang tìm thử thách mới, tôi muốn đề xuất cải tiến máy cắt cỏ thành loại tự động nhặt rác ven đường để bán cho Caltrans
Tôi nghĩ có thể tốt hơn nếu không cắt cỏ nữa, chẳng hạn để bảo vệ ong, liên kết bài báo khoa học liên quan
Dự án thú vị đấy. Vài năm trước tôi từng tự gắn một khung gầm tự hành lên máy cắt cỏ reel đẩy tay của mình (đã tháo tay cầm). Thường thì robot cắt cỏ dùng các lưỡi nhỏ, còn máy cắt cỏ reel thì có thể làm đứt tay nên kém an toàn hơn. Dù vậy việc bảo trì rất đơn giản, chỉ cần thay lưỡi mỗi tháng là xong. Tôi chọn lidar thay vì GPS vì không muốn dùng RTK GPS do trải nghiệm quá hên xui. Với tôi, cách dùng lidar cho hiệu năng rất tốt, và chỉ cần chạy mỗi tuần một lần là chất lượng đã tuyệt vời
Tôi đang dùng OpenMower cho bãi cỏ 1400 mét vuông ở Mỹ, ai có gì thắc mắc cứ hỏi. Nếu muốn tham gia thì Discord là nơi hoạt động sôi nổi nhất, hơn cả tài liệu chính thức hay GitHub
Tôi tò mò việc kiếm đủ phần cứng cần thiết ở Mỹ khó đến mức nào. Xét về chi phí/nguồn cung thì có vẻ không hề dễ
Tôi muốn biết từ lúc bắt đầu lắp OpenMower đến khi hoàn tất thiết lập hoàn chỉnh thì mất bao lâu
Theo thông tin chính thức thì có vẻ chưa có tránh chướng ngại vật, nên tôi tò mò ngoài thực tế nó xử lý chướng ngại vật thế nào, có cảm biến nào để khi va phải thì nó đi vòng không; đó là điều tôi muốn biết nhất. Ngoài ra tôi cũng muốn hỏi bạn đã dùng thực tế bao lâu rồi và tổng thời gian ngừng hoạt động là bao nhiêu