過去1年間にロボットについて言及したブログをいくつか書いてきましたが、今回、ロボットを1台購入しました。おそらく、あなたが考えているようなロボットではないでしょう。
10年後、私の24馬力、450kgの芝刈りトラクターは、同じくらい高価だが10kgのHusqvarna自動芝刈り機に置き換えられました。この車は、ガソリン代がおそらく年間300ユーロかかるのに対し、電気代は年間35ユーロで動くと主張している。その他の節約には、主に金属の450kgを製造するのに対し、主にプラスチックのように見えるもの (実際にはおそらく主にリチウムイオン電池) を10kg製造することによる時間と環境への影響が含まれます。
オートモアは、ロボットがどの作業を行うかを決定する3Dの1つを満たしています。3Dは退屈、危険、そして汚いです。年の初めには草刈りをするのが楽しいのですが、ここアイルランドでは夏の間、5日ごとに草刈りをしなければならず、退屈になってしまいます。
図1 - 私のオートモア
ロボットのインストールは自分で行ったため、ほぼ一日かかりました。芝生の境界線の周囲に境界線ワイヤーを張り、小さなペグで固定する必要があります。境界線ワイヤーからの信号を検出すると芝刈り機が回転します。ロボットに損傷を与える可能性のある花壇や大きな物体の周りを回る小さなループを追加できます。ループまでの直線配線は互いに近づけて配線する必要があり、これにより周囲の配線からの電界がキャンセルされるものと思われます。このようなループの例を下の図に示します。
図2 - 周囲にワイヤーをループさせて木などの物体を回避する方法。
また、ガイドワイヤーを配線して、上図の「A」のような届きにくい場所に芝刈り機がアクセスできるようにすることもできます。このようなガイドワイヤーを3本設置しました。充電ステーションを離れるとき、ロボットはガイドワイヤに沿ってランダムな距離を移動し、ランダムな方向にワイヤを離れます。ガイドワイヤーは、バッテリー残量が少なくなったときにロボットが充電ステーションを見つけるのにも役立ちます。周囲のワイヤに沿って進むこともできますが、ガイドワイヤに出会ったら、そのガイドワイヤに沿って進む方が早いです。
図3 - 庭の周りをランダムに移動するロボットの経路を示す電話アプリのスクリーンショット
芝刈りをするとき、ロボットは疑似ランダムパターンで庭の周りを移動します。GPSセンサーを搭載したバージョンでは、芝刈り機はGPSを使用して、庭の特定の場所に長時間いなかったかどうかを判断します。また、ロボットの現在位置を確認したり、ロボットが停止したり、定義されたセキュリティエリアを離れたりした場合に警告を受け取ったり、刈り取りの高さが調整されたときにロボットに駐車を指示したりできるアプリもあります。
図4 - ロボットがすべての作業を行うのを見ている私。
自動芝刈り機の問題点の1つは、オーバーラン設定を使用して芝刈り機を水仙から遠ざけることができると思ったことです。オーバーランとは、方向転換する前に境界線をどれだけ越えられるかということです。ただし、設定は単極であるため、オーバーランを増やすことはできても減らすことはできません。したがって、5月までは乗用芝刈り機を使用する必要があります。
図5 - 自動芝刈り機の展開を妨げている水仙。
もう1つの問題は、境界ワイヤの断線を見つけることです。1月にベース ステーションとロボットの電源を入れ、ガイド ワイヤーがまだ無傷であることを確認しました。先週末も電源を入れたところ、周囲のガイドワイヤーが切れていることを示す青い点滅ライトが点灯しました。芝刈り機が庭の届きにくい部分にアクセスできるようにするために設置されたガイド ワイヤーを使用して、障害を3つのセグメントのいずれかに特定できます。デバッグの一部としてガイド ワイヤを使用すると、最終的には100 mのセグメントが残り、ポータブル ラジオを使用して破損箇所を見つけることができます。無線機をワイヤーの接続部分に沿って動かすと、わずかなノイズから静かになり、ノイズが増大します。四つん這いになってラジオを振りながら、電線の静かな部分を見つけます。破損箇所を見つけるのに約1時間かかりましたが、ジャガイモを植えている途中で休憩中にスコップを地面に突き刺して破損させてしまったことが判明しました。完全に自律的な芝刈り機にはガイドワイヤーは必要ありません。この問題は、やはりガイドワイヤーが必要な工場内のAGVの問題と多少似ていると思います。
図10 - 272kHzに調整されたポータブルラジオを使用して周囲の断線を検出します
これは機能安全ブログであり、安全担当者は標準規格が大好きなので、この場合にどの標準規格が適用されるのか疑問に思います。オートモアは、センサー（周囲のワイヤーと超音波衝突）からの入力に応答し、何をすべきかを決定し、継続的な監視を必要としないため、自律型ロボットとして分類できます。
automowerは、ISO 10218-1の産業用ロボットの定義を満たしていません (3軸以上でプログラムできず、産業オートメーション アプリケーションでは使用できません)。しかし、ISO 13482のサービス ロボットの定義を満たしているようです。
図6 - ISO 13482によるサービスロボットの定義
ISO 3691-4、R15.08、B56.5などのほとんどのmobot (移動ロボット) 規格は産業用ロボットを扱っているため、総合的に判断するとISO 13842が最も適用可能だと思います。
ISO 13848は、達成された安全性の尺度としてISO 13849のパフォーマンス レベルを使用し、時速20 kmまで移動するロボットが対象となります。
ISO 5395-1は、燃焼エンジンを搭載した庭用芝刈り機に適用されるため、バッテリー駆動の電動芝刈り機には関係ありません。
家庭用電化製品の制御システムに関するIEC 60730-1も関連があると思われます。
ユーザーマニュアルでどのような基準が適用されるか確認してみると、機械指令2006/42/ECについて言及されているのが見つかりました。
EN 50636-2-107:2015 – 家庭用および類似機器の安全性 – パート2-107 – ロボット式電動芝刈り機の特定要件
ユーザーマニュアルには、ノイズとEMCに関連するいくつかの規格が記載されています。
自動芝刈り機は機械であるため、リスク評価はISO 12100に基づく必要があり、ISO 12100および関連規格では、ディスク削減対策の次の階層を要求しています。まずリスクを排除するよう努め、それが不可能な場合は解決策（たとえば安全機能やガード）を考案し、最後に警告と通知を行います。オートモア社の人たちは、機能安全基準を適用しないリスクの排除を選択したと思います。自動芝刈り機のリスクを排除する例としては、刃が挙げられます。
図7 - オートモアブレード
オートモアの刃は、従来の芝刈り機の刃に比べて非常に小さいです。また、障害物にぶつかるとブレードは折り畳まれ、ベースが再び自由に回転し始めると遠心力によって再び出てきます（これは事故を防ぐためではなく、ブレードを保護するためだと思います）。彼らが手足を切ることはあっても、切断することはないとは思います。芝刈り機の事故と子供についてGoogleで検索すると、米国では芝刈り機関連の事故が年間86,000件以上発生しており、芝刈り機よりも芝刈りトラクターの方が事故件数が多いという、この検索を含む多くの参考文献が表示されます。小さな刃は間違いなく役立つはずです。また、ロボットは質量が軽く、側面が丸みを帯びているため、衝突による危険性も低いはずです。しかし、つまずく危険性があるかもしれません。芝刈り機が逆さまになったかどうかを検知し、刃を停止するセンサーが付いています。
リチウムイオン電池充電システムに関連するものなど、他の関連規格もあると思いますが、それはまた別の機会にお話しします。
全体的に、私はオートモアに非常に満足しており、次は何を買うか考えています。これまでのところ、家庭用ロボットの市場は、多くの企業が資金を投じながらもあまり成功していない状況が続いています。私は特にこのビデオに見られるようなかわいいメイフィールド・クリが好きです。残念ながら、ボッシュが支援するこの取り組みは終了したと思われます。詳細については、こちらをご覧ください。おそらく、必要なのは賢いペット以上のものなのでしょう。Kuriだけではなく、Honda Asimoも現在は引退していると思います。
図8 - メイフィールドクリ
ロボットのその他の大きな成長分野は、家の中での時間の節約ではなく、高齢者の介護を目的としたパーソナルケアロボットです。今後、それらについてブログを書くかもしれません。
著者: Tom Meany、アナログ・デバイセズ、産業および計測機器部門機能安全技術スペシャリスト