Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Пылесос

Старший инженер-проектировщик Dyson оновых пылесосах, не взлетевших продуктах и RampD

20.07.2020 16:23:27 | Автор: admin
Крис Винсентвправом верхнем углу. Джеймс Дайсон, электромобиль, стиральная машина и робот-пылесос вправом нижнемКрис Винсентвправом верхнем углу. Джеймс Дайсон, электромобиль, стиральная машина и робот-пылесос вправом нижнем

У Dyson время от времени выходят новые модели пылесосов, но если глубоко их не изучать, кажется, что они не особо отличаются. Вот у меня есть V8, а надо ли его менять на V11 за 50штук? (Спойлер: если только вы не очень богатый разраб-технофил, вообще не обязательно!) А какая на самом деле разница? И в чем вообще фишка этих незаметных обновлений? А еще что там с электротачкой Dyson? А с роботом пылесосом? А новая стиралка будет? Обо всём этом я поговорил с Крисом Винсентом старшим инженером-проектировщиком Dyson, который работает в компании уже седьмой год. Заодно Крис рассказал о том, как устроены R&D-центры, кого выпускают из Технологического института Дайсона и в чем фишка James Dyson Awards.


Объясни для чайников, как работает циклонная технология?

В основе циклонной технологии лежит принцип, по которому вещи, обладающие достаточной массой, вращаясь по кругу вылетают за пределы этой кривой. Представьте, что вы едете в машине, а на приборной панели лежит телефон. Вы делаете резкий маневр, и мобильник вылетает в окно.

Мы используем это в пылесосах, чтобы удалить пыль из воздуха. Воздух намного легче, чем пыль, которая находится в нем. Поэтому, когда мы вращаем воздух по кругу в цилиндре, пыль стремится к внешнему краю. Это происходит в основной корзине во всех наших пылесосах. Это основной слот. Таким образом, мы отфильтровываем большие куски мусора, детальки Lego и шарики пуха, которые образуются внутри. Но все еще остаются очень маленькие частицы, которые не немного тяжелее самого воздуха.

И поэтому нам нужно вращать воздух еще быстрее чтобы переместить эти еще более мелкие частицы к краю вращения. И вот что мы делаем. Мы проводим их по маленьким конусам, которые вы видите во всех наших машинах. В верхней части этих конусов потоки воздуха вращаются невероятно быстро, создавая мощные силыg, которые и вытягивают пыль из воздуха.

Но даже через эти системы могут пройти самые маленькие частицы. И поэтому для остаточной очистки у нас по-прежнему встроены привычные фильтры, чтобы воздух, выходящий из машины, был чище обычного.

А что нового с технической точки зрения в ваших последних моделях. Чем V11 круче V8?

Мы стремимся сохранить все хорошие функции. Отсек для мусора с бесконтактной очисткой, как у V8, мы сохранили, но изменили его расположение. С такой конструкцией проще добраться до труднодоступных мест в доме.

Еще одна из главных причин, по которой мы изменили расположение корзины, заключается в том, чтобы облегчить процесс очистки пылесоса. Новую корзину можно опустить в мусорное ведро, чтобы пыль не рассыпалась.

Плюс, мы изменили химический состав батареи. Увеличилось не только время работы, но и мощность всасывания.

Есть изменения и в двигателе V11. Они касаются его хвостовой части. Обычно внимание приковано к передней части мотора ну всасывает и всасывает воздух. Но, мы заметили, что если доработать заднюю часть, то эффективность всасывания повышается, поскольку двигатель плавнее выпускает воздух с другого конца. Чтобы сделать это, мы добавили в V11 трехступенчатый диффузор. Он похож на несколько плавников, которые сглаживают и закручивают поток.

Конечно, пришлось поработать и над циклонными конусами, потому что если вы меняете двигатель, вы меняете и другие части пылесоса.

Новая насадка с вращающейся щеткой распознает поверхность и подстраивает крутящий момент, регулируя мощность пылесоса в автоматическом режиме. Самый понятный пример ковры, которые, очевидно чистить сложнее всего, на них пылесос будет работать с повышенной мощностью. Плюс, продолжительное время работы, если говорить о гидросистемах, которые нуждаются в регулярной чистке, в то время как кокпит, очевидно, может работать дольше.

Насколько трудно разрабатывать новую модель? Сколько у вас появляется прототипов?

Работа над V11 на ранних стадиях была немного легче, потому что он похож на V10 больше, чем на предыдущие модели. Некоторые детали V10 мы смогли применить в работе над прототипами V11. Но по большей части во время разработки мы применяем 3D-печать. В любом случае речь идет о сотнях и сотнях прототипов. Но некоторые из них не полностью воспроизводят конечный продукт, а только его внешнюю часть. Внутри может находиться кусок металла для веса чтобы можно было подержать такую штуку в руках, понять, например, где центр тяжести, и поработать над удобством хвата.

Ты говоришь о множестве внутренних изменений, но внешне это не столь очевидно. Такое ощущение, что все модели, вышедшие после V8, более или менее одинаковые.

Мы внедряем улучшения постепенно. Некоторые детали могут оставаться вообще идентичными. И это неплохо с точки зрения разработки не нужно каждый раз воссоздавать все части аппарата.

Если взять ту же интеллектуальную щетку, то мы бы не смогли легко ее внедрить вместе с V8 технологии на тот момент не позволяли. Ну или нам пришлось бы сделать тот пылесос значительно больше. Вот поэтому мы за постепенные улучшения.

Как главный по дизайну расскажи, что делает продукты Dyson узнаваемыми? Не только ведь сочетание фиолетового и серого?

Во всех наших продуктах форма следует за функцией. Наша задача сделать лучшую машину, которую можем. Но мы должны сделать её и привлекательной для глаз. Даже если вы сделаете блестящую машину, которая работает потрясающе, но выглядит ужасно, люди ее не купят. Они не захотят держать это в своем доме. Таким образом, мы должны достичь обеих целей.

Если говорить о циклонных системах, то мы их не прячем, а наоборот хотим продемонстрировать настолько, что весь пылесос как будто построен вокруг этих конусов. Мы делаем устройства настолько компактными, насколько это возможно, с минимальным количеством пластика и это автоматически делает их легкими и стильными.

Фен Supersonic стал первым проектом, над которым я работал. Он выглядит просто, но круто смотришь на него и понимаешь, куда попадает воздух, откуда выходит. В этом устройстве почти нет свободного места, весь объем чем-то занят. На самом деле, эта проблема часто возникает, когда вы разрабатываете одну из этих штуковинтам нет места для маневра.

Нам нравится использовать простые формы: цилиндры, круги то, что человек распознает мгновенно. Это значит, что большинство наших продуктов может нарисовать даже ребенок. Это и делает дизайн культовым.

А сумасшедшие, не простые идеи у вас возникают?

До какой-то степени да. Мы рассматриваем и безумные идеи тоже. Но некоторые из них слишком невероятны, чтобы превращаться во что-то реальное. Джеймс Дайсон всегда в курсе всех проектов, он выслушивает мнения. Тем не менее, последнее слово за ним. Такая политика позволила нам иметь последовательную линию с точки зрения дизайна.

Когда V11 перестает работать, он издает такой прикольный звук боу-у-у. Это специально так разработано или случайность?

на видео модель V10, но звук такой же

Этот звук говорит о том, что двигатель полностью остановился. Восьмерка, кстати, тоже может так делать, но не всегда для этого нужно поиграть кнопкой включения. И звук будет все же не совсем такой.

Мы не разрабатывали этот звук специально, но мы постепенно повышали степень контроля работы двигателей от V8 к V11 то, как как они запускаются и выключаются.

Звук, который вы слышите, это взаимодействие между пружиной и подшипниками внутри нового двигателя. Кажется, мы поначалу даже рассматривали этот звук как проблему. Но после первого фидбэка на новую модель мы поняли: а, может это и не баг вовсе, а фича. И раз это не влияет на качество работы и не раздражает, мы решили сохранить этот звук.

Ты знаешь о существовании комьюнити Thingiverse, где люди делятся 3D-моделями для улучшения существующих продуктов? Несколько лет назад я видел там решения, которые позволяют крепить к трубе вашего пылесоса маленькие щетки из комплекта. Прошло несколько лет, и у вас комплекте появляется похожая штука. Вы чем-то оттуда вдохновились?

Слева родной дайсоновский держатель (2019), справа модель с Thingiverse (2017). Фото: trustedreviews.comСлева родной дайсоновский держатель (2019), справа модель с Thingiverse (2017). Фото: trustedreviews.com

Для подавляющего большинства вещей мы идем своим путем и выясняем, что будет лучшим для пользователя. Мы, конечно, проводим обширные исследования рынка и работаем с людьми в их домах и т.п.

Когда мы выпускали первые модели V6 и V8, мы думали над двумя вещами: док-станцией и держателем для аксессуаров. В то время мы посчитали, что людям не понравится дополнительный вес на трубе пылесоса. Особенно это критично, когда пылесос используют на весу, для чистки чего-то наверху. Чем больше веса на конце трубы, тем сложнее держать устройство. Со временем, если мы замечаем, что люди чего-то особенно хотят, то такого рода вещи несложно реализовать. Но в основном мы стремимся сделать продукт сразу таким, каким мы его видим, и не видоизменять его в дальнейшем.


Я впервые увидел вашего робота-пылесоса 360 Eye в 2016 году на выставке в Берлине. Он был стильный и крутой, но так и не стал популярным (вероятно из-за высокой цены). Вы все еще разрабатываете этого робота или другую модель?

Мы недавно выпустили пылесос 360 Heurist в некоторых странах. Он стал своего рода обновлением оригинального 360 Eye.

Я не могу говорить о грядущих продуктах, но могу сказать, что мы расширили нашу робототехническую программу. И программа робототехники на данный момент, я считаю, одна из крупнейших в Великобритании.

А как насчет стиральной машины? Ждать чего-то нового?

Да, мы разрабатывали стиральную машину, и она неплохо работала. Но то количество улучшений, которое мы внедрили, клиенты не оценили. На тот момент она лучше стирала и могла делать это быстрее благодаря горизонтальному вращающемуся барабану. У большинства вертикальных стиральных машин барабан вращался по часовой стрелке. А у нас он был двойным и вращался и против часовой стрелки тоже стирка напоминала ручную с трением одежды друг о друга. Но для этого пришлось усложнить привод барабана, и поэтому машина оказалась немного дороже, чем у конкурентов.

В изготовлении некоторых устройств есть трудности. Многое зависит от того, сколько стоит их производство и сколько мы можем продать. У такой техники как холодильники, морозильники или духовки совсем другой способ изготовления компонентов. Вся архитектура в целом отличается. Когда мы впервые вышли на рынок стиральных машин, у нас еще не было полного понимания этого, а компания была намного меньше. Но в каком-то смысле это всё равно был успех, поскольку на нашу машину опирались другие компании в своих разработках. Например, сейчас у всех стиральных машин более крупные барабаны и все они получили большое окно в передней части.

И раз уж мы заговорили о несостоявшихся продуктах, расскажешь про ваш электрокар?

Мы действительно объявили, что разрабатываем электромобиль, в сентябре 2017 года. Но, к сожалению, нам пришлось закрыть автомобильный проект в конце прошлого года.

Это был один из немногих проектов, о котором мы сообщили заранее. Это значительно бы облегчило поиск автомобильных компонентов. Я сам не видел, но знаю многих инженеров, которые работали над этим. Они были очень довольны продуктом. Но когда все цифры были подсчитаны, мы, с точки зрения финансов, не смогли найти способ сделать проект коммерчески жизнеспособным.

Это проблема, с которой сталкиваются многие компании по производству электромобилей. Многие из них все еще не являются коммерчески жизнеспособными. Даже самые крупные из них технически зарабатывают деньги, которые поступают с продажи акций, но это не прибыль. А у нас нет акций. Мы по-прежнему семейный бизнес.


Каким должен быть инженер или дизайнер, чтобы попасть к вам на работу?

Мы постоянно наращиваем мощности, и в настоящий момент у нас небольшая нехватка технических специалистов в Великобритании. Мы хотим брать на работы талантливых людей, которые усердно учились. В идеале у них должно быть образование инженера или что-то в области дизайна или промышленности.

Но мы все равно готовы рассматривать кандидатуры и с другим бэкграундом зависит от того, как они себя представят. Я помню, когда отправил свое резюме, меня попросили составить портфолио, которого у меня, естественно, не было на тот момент. Было несколько дизайн-проектов, которые я еще не оформил. Пришлось быстро это сделать. Когда я пошел на собеседование, то взял с собой все, что у меня было на тот момент: диссертацию, дипломный проект по машиностроению, который был посвящен роботизированному захвату. А еще я взял с собой небольшую коробку с секретным замком хотел показать интервьюерам и объяснить хитрость с механизмом внутри. Им понравилось.

Я попросился в конкретное подразделение, и меня туда направили. Процесс собеседования, вероятно, немного изменился, но не слишком сильно, так как я проходил его всего шесть лет назад. В сущности, мы ищем людей, у которых есть страсть к созданию чего-либо и, в идеале, знание того, как это сделать.

Но мы не обязательно хотим нанимать только людей с многолетним опытом. Это не обязательно должен быть опыт работы в большой инженерной компании. Противоположное часто даже предпочтительнее.

Это и побудило Дайсона основать свой технологический институт? Чем там отличается подход к обучению?

Я бы не сказал, что этот институт выпускает каких-то других специалистов. Мы очень ценим людей, которые выходят из других университетов. Но одним из главных факторов создания технологического института была нехватка инженеров. Если мы хотим делать больше [продуктов], нам, вероятно, придется готовить их самим.

Что мы действительно получаем в качестве естественного побочного продукта, так это возможность обучать таких инженеров, у которых гарантированно будет широкий спектр знаний. Мы сосредоточены на том, чтобы они были компетентны в большом количестве областей. Это то, чему я на самом деле сейчас очень завидую. Я изучал машиностроение, и эта область довольно широкая я мог бы заняться дизайном мобильных телефонов или ракет после получения степени. Но при этом я недостаточно глубоко погрузился в электротехнику.

Студенты Технологического института Дайсона получают привычную инженерную степень. Но в то же время они много времени проводят на рабочем месте, разрабатывая реальные проекты в течение года. Они погружаются в процесс разработки и видят каждую его часть. При этом студентыучаствуют в разных проектах, начиная с электроники, заканчивая автомобильным направлением. Когда они получают такой широкий спектр знаний, они могут отлично применять их. А еще все они растут на устройствах, которые мы считали в свое время футуристическими с сенсорными экранами и распознаванием голоса. Все эти вещи для них просто нормальны. Поэтому они потенциально могут лучше понять, какими должны быть устройства будущего.

Чем крут конкурс James Dyson Award?

Я считаю, что это одна из лучших наград за дизайн и инженерное дело, которая существует. По крайней мере, в Великобритании. И одна из причин в том, что идеи [которые туда отбираются] полностью авторские.

Мы помогаем участникам стать самостоятельными. Мы вместе с ними определяем, в чем именно заключается их интеллектуальная собственность. У нас есть специальный отдел, который помогает им понять, что нужно сделать, чтобы защитить свои идеи. В этом у нас большой опыт. То есть интеллектуальная собственность остается за ними. А далее мы даем им призовые деньги, чтобы развить эту идею дальше. Контракта с нами нет. Нет никакой обязаловки. Это больше инвестиции в конкретного человека и университет, из которого он пришел.

У Dyson много патентов. Один из последних и актуальных описывает встроенный в наушники очиститель воздуха. Что это такое? Ждать нам такой продукт или нет?

Мы подаем много патентов из-за того, что хотим защитить их, чтобы они оставались идеями Dyson. К сожалению, мы не можем сказать, что и когда конкретно будет выпущено. Есть много патентов, которые были поданы много лет назад, но никогда не становились чем-то реальным.

А сколько у вас R&D-офисов? Сколько там сотрудников? Как выстроена работа?

У нас есть два центра в Малмсбери и Великобритании. Там у нас два корпуса: D9 и D8. В D9 у нас около 450 ученых и инженеров, а в D8 еще больше. Вероятно, 1500.

И еще у нас есть центры разработки в Сингапуре и Малайзии, где мы проводим исследований и разработок для конечных продуктов, а также выпускаем комплектующие для большинства из них.

Исследования аккумуляторов проводятся в Великобритании и США.

Основные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы проходят в Великобритании и Сингапурском центре развития. Там все процессы построены вокруг доступа к инструментам производства прототипов: токарным станкам, фрезам, 3D-принтерам, лазерным резакам.

В этих центрах много людей работают над разными проектами, и для того, чтобы все это работало гладко, требуется удобная среда у нас там хорошее зонирование с указателями на полу.

В работе мы используем системы, которые работают. Важнее не ПО, а то, насколько хорошо всё связано друг с другом. Мы используем PLM (Product Lifecycle Management)это софт для управления сроком службы продуктов он позволяет нам следить за каждой деталью, которую мы производим. У каждой детали есть CAD-модель, мы знаем её массу, цену, материал. И все эти детали можно объединить в один продукт. Все разработчики работают в этой системе одновременно и видят изменения, которые вносят другие.

Подробнее..

Прослушка с помощью лидаров пылесоса новая угроза частной жизни. Делаем лазерный микрофон в домашних условиях

22.11.2020 20:18:28 | Автор: admin


Подслушивание личных разговоров одна из самых распространённых и неприятных угроз приватности. Не зря многие заклеивают микрофоны и камеры на ноутбуках, чтобы сохранить в секрете самые личные и приватные моменты. Что ж, пришло время заклеивать также и лидары на вашем умном пылесосе. Потому что учёные из Национального университета Сингапура нашли способ прослушки помещений с помощью пылесоса.

В последнее время исследователи предложили несколько способов прослушки через разные интеллектуальные устройства умного дома. В этой работе описан LidarPhone новый акустический канал атаки через лидары, которыми оснащены попуярные домашние роботы-пылесы. Основная идея состоит в том, чтобы перепрофилировать лидар для работы в качестве лазерного микрофона, который может воспринимать звуки от тонких вибраций, индуцированных на близлежащих объектах.

Звуки это волны давления, которые распространяются через колебания среды. Следовательно, звуковая энергия в окружающей среде частично индуцируется на близлежащие объекты, создавая тонкие физические вибрации внутри этих твёрдых сред. Фундаментальная концепция LidarPhone заключается в том, чтобы воспринимать такие индуцированные вибрации в бытовых предметах с помощью лидарного датчика робота-пылесоса, а затем обрабатывать записанный вибрационный сигнал для восстановления следов звуков. Этот метод зондирования вдохновлён принципом работы лазерных микрофонов, которые используют отражённые лазерные лучи для восприятия звуков от вибрирующих объектов.


Принцип работы недорогого лидара

Хотя лазерные микрофоны требуют сложных настроек, вращающиеся лидарные датчики оснащены, по крайней мере, лазерным передатчиком и датчиком отражений. Это обеспечивает ключевые возможности для преобразования лидара в микрофон. Конечно, практическая реализация этой идеи требует преодоления ряда трудностей.

Одной из основных проблем при использовании лидара в качестве лазерного микрофона является чрезвычайно низкое отношение сигнал/шум (SNR) отражённых сигналов. Отчасти это связано с тем, что LidarPhone опирается на другие физические принципы, чем лазерные микрофоны, несмотря на их очевидное сходство на высоком уровне. Лазерные микрофоны нацелены на высокоотражающие материалы (т. е. производящие зеркальные отражения), такие как стеклянные окна с высоким SNR. В отличие от них, аппаратные усилители лидара и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) настроены так, чтобы быть чувствительными только к сигналам низкой интенсивности, которые в основном отражаются от шероховатых поверхностей, таких как стены, тем самым производя рассеянные отражения. Следовательно, даже если лидар получает сигналы высокой интенсивности от стеклянного окна, он не получит полезной информации.


Разница между направленным зеркальным отражением для лазерного микрофона (слева) и рассеянным отражением с меньшим SNR, которое получает LidarPhone

Чтобы преодолеть проблему низкого SNR, учёные использовали различные методы обработки сигналов, включая фильтрацию частотных компонентов, содержащих шум. Чтобы ещё больше уменьшить влияние шума, они выполнены шумоподавление путём вычитания динамически профилированного шума с помощью спектрального анализа. Более подробно физические и математические методы описаны в научной работе.

Другая серьёзная проблема при разработке атаки LidarPhone была связана с низкой частотой дискретизации лидара. Учитывая его вращательное движение, частота дискретизации для одной точки на целевом объекте эквивалентна частоте вращения лидара. Учёные увеличили частоту выборки за счёт умножения частоты вращения лидара (5Гц) на количество сэмплов за один оборот (360). Таким образом, частота выборки выросла с 5Гц до 1,8кГц, а это важный показатель при обучении нейросети.

LidarPhone тщательно обрабатывает и извлекает следы звуковых сигналов из изначально зашумленных лазерных отражений. Таким образом происходит захват конфиденциальной информации (например, речь, испускаемая компьютерным динамиком, когда жертва участвует в телеконференции).

В этой научной работе в качестве эксперимента атака была проверена на роботе-пылесосе Xiaomi Roborock. Прототип LidarPhone обучался на цифрах из компьютерных колонок и на музыки из динамика телевизора: всего более 30 тысяч звуковых отрывков общей продолжительностью более 19 часов записанного звука. В итоге LidarPhone показал среднюю точность примерно 91% и 90% при классификации цифр и музыки, соответственно.

В эксперименте LidarPhone получал конфиденциальную речевую информацию от лазерных лучей, отражённых от мельчайших вибрирующих объектов, таких как мусорная корзина или пластиковый пакет. На иллюстрации ниже показан вид звукового сигнала с отражением от разных объектов.


Фигура соответствует звукам в слове девять, полученным от а) оригинального аудио; b) микрофонной записи с расстояния 3 метра; с) обработанным записям лидара с отражения от мусорной корзины; d) пакета IKEA. Соответствующие звуковые файлы опубликованы по адресу bit.ly/lidarphone-sensys

LidarPhone преодолевает ограничения современных методов прослушки, которые требуют некоего подслушивающего оборудования, что увеличивает шансы обнаружения. Здесь никаких жучков и постороннего оборудования. Только обычный пылесос, который скромно стоит в углу и не вызывает подозрений.

Исследователи пишут, что в качестве микрофонов теоретически можно использовать и многие другие световые сенсоры, в том числе на смартфонах. Недавно в ряде научных работ были обнаружены варианты использования неакустических датчиков смартфонов, которые потенциально позволяют записывать разговоры без разрешения. Речь идёт об использовании акселерометра, гироскопа и вибромотора (1, 2, 3, 4).

Но использование смартфона для прослушки банально и предсказуемо. Совсем другое дело бытовые приборы с лидарами, которые никто не может заподозрить в подслушивании разговоров. Такие как пылесос. В общем,, распространение интеллектуальных устройств в наших домах открывает множество возможностей для акустических атак такого типа с прослушиванием приватных разговоров. Главное, нужно помнить, что лидар это фактически готовый лазерный микрофон.

Научная статья обнародована 16 ноября 2020 года на виртуальной конференции SenSys20 в Японии.



Подробнее..

Как устроено компьютерное зрение?

24.03.2021 14:22:50 | Автор: admin
Мы запускаем камеру на смартфоне, наводим на объект и видим маленькую иконку внизу. Смартфон понимает что именно мы снимаем. Вы когда-нибудь задумывались, как это работает?

Беспилотные автомобили спокойно объезжают машины и тормозят перед пешеходами, камеры видеонаблюдения на улицах распознают наши лица, а пылесосы отмечают на карте, где лежат тапочки всё это не чудеса. Это происходит прямо сейчас. И всё благодаря компьютерному зрению.


Поэтому сегодня разберем, как работает компьютерное зрение, чем оно отличается от человеческого и чем может быть полезно нам, людям?

Для того чтобы хорошо ориентироваться в пространстве человеку нужны глаза, чтобы видеть, мозг, чтобы эту информацию обрабатывать, и интеллект, чтобы понимать, что ты видишь.С компьютерным или, даже вернее сказать, машинным зрением, такая же история. Для того, чтобы компьютер понял, что он видит, нужно пройти 3 этапа:

  1. Нам нужно как-то получить изображение
  2. Нам нужно его обработать
  3. И уже только потом проанализировать



Пройдёмся по всем этапам и проверим, как они реализованы. Сегодня мы будем разбираться, как роботы видят этот мир, и поможет нам в этом робот-пылесос, который напичкан современными технологиями компьютерного зрения.

Этап 1. Получение изображения


В начале компьютеру надо что-то увидеть. Для этого нужны разного рода датчики. Насколько много датчиков и насколько они должны быть сложные зависит от задачи. Для простых задач типа детектора движения или распознавания объектов в кадре достаточно простой камеры или даже инфракрасного сенсора.

В нашем пылесосе есть целых две камеры, они находятся спереди.А вот, например, для ориентации в трехмерном пространстве понадобятся дополнительные сенсоры. В частности 3D-сенсор. Тут он тоже есть и расположен сверху. Но что это за сенсор?

LiDAR


Вообще с названиями 3D-сенсоров есть небольшая путаница, одно и тоже часто называют разными словами.

Эта штука сверху называется LDS или лазерный датчик расстояния, по-английски Laser Distance Sensor. Подобные датчики вы наверняка могли заметить на крышах беспилотных беспилотных автомобилей. Это не мигалка, это лазерный датчик расстояния, такой же как на роботе пылесосе.

Вот только в мире беспилотников такой сенсор принято называть лидаром LIDAR Light Detection and Ranging. Да-да, как в новых iPhone и iPad Pro.





А вот в Android-смартфонах вместо лидаров используется термин ToF-камера: ToF Time-of-flight.

Но, как ни называй, все эти сенсоры работают по одному принципу. Они испускают свет и замеряет сколько ему понадобится времени, чтобы вернуться обратно. То есть прямо как радар, только вместо радиоволн используется свет.

Есть небольшие нюансы в типах таких сенсоров, но смысл технологии от этого не меняется. Поэтому мне, чисто из-за созвучия с радаром, больше всего нравится название LiDAR, так и будем называть этот сенсор.



Кстати, лидары использует не только в задачах навигации. Благодаря лидарам сейчас происходит настоящая революция в археологии. Археологи сканируют территорию с самолета при помощи лидара, после чего очищают данные ландшафта от деревьев. И это позволяет находить древние города, скрытые от глаз человека!





Также помимо статических лидаров, направленных в одну сторону, бывают вращающиеся лидары, которые позволяют сканировать пространство вокруг себя на 360 градусов. Такие лидары используется в беспилотных автомобилях, ну и в этом роботе-пылесосе.



Еще 8 лет назад такие сенсоры стоили каких-то невероятных денег, под 100 тысяч долларов. А теперь у вас по дому может спокойно ездить маленький беспилотник.



Лидар в пылесосе


Окей, тут лидар используется для построения карты помещения и это не новая история. Такую технологию мы видели еще года 3-4 назад.

Благодаря лидару и построенной карте, пылесос ездит не рандомно как скринсейвер в Windows, стукаясь об углы, а аккуратно проезжая всю площадь (модели без лидаров обычно катаются странно).

Но внутри пылесоса стоит, на секундочку, восьмиядерный Qualcomm Snapdragon 625 (Qualcomm APQ8053), поэтому у него хватает мозгов не только построить карту, но и ориентироваться по ней.

Более того пылесос может хранить в памяти до четырёх карт и распознаёт этажи. Это существенно ускоряет уборку. Потому при переносе с этажа на этаж пылесос это может понять и не тратит время, чтобы построить карту заново.



Также каждую из 4 карт можно поделить на 10 специальных зон. Для которых можно настроить свои параметры уборки: мощность всасывания (до 2500 Па), количество проходов и прочее. А куда-то можно вообще запретить ездить. Можно даже выбирать сухую и влажную уборку для разных зон. Правда для этого не нужно подключать/отключать отдельный резервуар с водой. И всё это стало возможно благодаря лидару.

Тем не менее у технологии есть некоторые недостатки очень разреженные данные.Пространство сканируется линиями. В больших автомобильных радарах разрешение от 64 до 128 линий. Плюс ко всему у лидар есть мертвая зона. Если лидар стоит на крыше то он не видит, что творится в достаточно большом радиусе вокруг него.

Также в роботе-пылесосе лидар тут сканирует пространство всего одним лучом. Поэтому, всё что он видит это тонкая линия на высоте где-то 9-10 сантиметров от пола. Это позволяет определять где стены и мебель, но он не видит того, что валяется на полу.

Две камеры




Поэтому, чтобы исправить этот недочет лидаров. как в автомобили, так и в пылесосы ставят дополнительные камеры.Тут камеры сразу две, и они обеспечивают стереоскопическое зрение. Да-да, у пылесоса всё как у людей два глаза.

Две камеры, во-первых, позволяют убрать мертвую зону впереди пылесоса. А во вторых позволяют достаточно точно определять расстояние до валяющихся на полу предметов.

Это позволяет пылесосу обнаруживать предметы размером не менее 5 см в ширину и 3 см в высоту и объезжать их.

Этап 2. Обработка


Итак, мы получили достаточно данных с различных сенсоров. Поэтому переходим ко второму этапу компьютерного зрения обработке.

Данные с лидара мы получаем в виде трехмерного облака точек, которые фактически не нуждаются в дополнительной обработке.

Как получить стерео с двух камер тоже понятно высчитывается разница между изображениями снятыми чуть под разным углом и так строится карта глубины. Это несложно.



Но вот совместить данные с разных сенсоров это нетривиальная задача.

Например, пылесос на полу обнаружил какой-то предмет. Дальше ему нужно понять где именно он находится на карте построенной при помощи лидара. А также нужно предположить какие у него габариты по проекции с одной стороны. То есть нам нужно поместить предмет в некий объёмный куб правильного размера.





Эту задачу можно решить разными способами. Один из способов называется усеченная пирамида.Сначала на камере обнаруживаются предметы. Потом эти предметы помещаются в конус, а объем этого конуса вычисляется нейросетью.



Поэтому даже, казалось бы, такая тривиальная задача требует серьёзных вычислений и решается при помощи нейросетей.



А раз мы заговорили про нейросети, значит мы уже немного зашли на 3-й этап компьютерного зрения анализ.

Этап 3. Анализ


За распознавание, сегментацию и классификацию объектов на изображении в современном мире в основном отвечают нейросети. Мы даже делали подробный ролик о том как это работает, посмотрите.



Если кратко, нейросеть это такое большое количество уравнений, связанных между собой. Загружая в нейросеть любые данные ты обязательно получишь какий-то ответ.
Но, например, если постоянно загружать в нейросеть фотографии кошечек, и указать ей, что ответ должен быть кошка. В какой-то момент, нейросеть перестает ошибаться на обучающей выборке. И тогда ей начинают показывать новые незнакомые изображения и если на них она тоже безошибочно определяет кошек нейросеть обучена.

Дальше нейросеть оптимизируется для того, чтобы она стала меньше, быстро работала и не жрала много ресурсов. После этого она готова к использованию.

Что-то похожее происходит с нейронными связями в человеческом мозге. Когда мы чему-то учимся или запоминаем, мы повторяем одно и то же действие несколько раз. Нейронные связи в мозге постепенно укрепляются и потом нам это легко даётся!

Например, в данном пылесосе за работу нейросети отвечает встроенный NPU-модуль. Всё-таки внутри Snapdragon, пылесос может себе такое позволить.

Нейронка предобучена определять различные предметы домашнего обихода: игрушки, тапочки, носки, всякие удлинители, зарядки и даже неожиданности от домашних животных.

Распознавание предметов происходит при помощи гугловской библиотеке Tensorflow. Алгоритм самообучается и умнеет от уборки к уборке.

Практика




В нашем роботе-пылесосе технология распознавания называется Reactive AI. Мы протестировали насколько она хорошо работает на практике.

Кайфовая штука, что все найденные предметы пылесос отмечает не карте. Поэтому теперь, я не обещаю, но такое возможно, вы всё-таки обнаружите логово пропавших носков.

Проследить за тем, что видит пылесос всегда можно через фирменное приложение или Mi Home от Xiaomi. Можно даже просто кататься по дому управляя пылесосом слать на него голосовые сообщения. Управлять пылесосом можно также через Google Ассистента или Алису.Всё на русском языке.

С недавних пор бренд начал официально продаётся в России, поэтому устройства полностью локализованные.

Внутри кстати стоит батарейка на 5200 мАч, которая способна выдержать до 3 часов уборки.

Итоги




Ребят, ну вы сами всё видели. Правда, стоит обратить внимание, что пока корректное распознавание предметов работает только если запускать пылесос через специальное приложение. И это нюанс, поскольку оно пока недоступно в Play Market Россия. Но в течение нескольких месяцев оно появится.
Подробнее..

Категории

Последние комментарии

  • Имя: Макс
    24.08.2022 | 11:28
    Я разраб в IT компании, работаю на арбитражную команду. Мы работаем с приламы и сайтами, при работе замечаются постоянные баны и лаги. Пацаны посоветовали сервис по анализу исходного кода,https://app Подробнее..
  • Имя: 9055410337
    20.08.2022 | 17:41
    поможем пишите в телеграм Подробнее..
  • Имя: sabbat
    17.08.2022 | 20:42
    Охренеть.. это просто шикарная статья, феноменально круто. Большое спасибо за разбор! Надеюсь как-нибудь с тобой связаться для обсуждений чего-либо) Подробнее..
  • Имя: Мария
    09.08.2022 | 14:44
    Добрый день. Если обладаете такой информацией, то подскажите, пожалуйста, где можно найти много-много материала по Yggdrasil и его уязвимостях для написания диплома? Благодарю. Подробнее..
© 2006-2024, personeltest.ru