Wraz z wprowadzeniem na rynek amerykański kosiarki RoboMower, dwóch wynalazców otworzyło drzwi raczkującemu rynkowi sektora robotyki.

Udi Peless nie znosi kosić trawników. Może więc wydać się dziwnym fakt, iż pan Peless – pilot samolotu F-16 i odnoszący znaczne sukcesy przedsiębiorca — zacznie teraz pędzić żywot nierozerwalnie związany z... kosiarkami do trawników. Jeszcze bardziej kuriozalny wydaje się fakt, że pan Peless będzie to robił w... Izraelu, kraju niesłynącym raczej z rozległych przestrzeni pokrytych bujną zielenią przydomowych trawników.

MODEL RL1000 kosiarki RoboMower jest na tyle samodzielny, że może kosić trawę przez całe lato bez najmniejszej interwencji ze strony człowieka, samodzielnie przyłączając i odłączając się od ładowarki do akumulatorów.

Ale pan Peless, posiadacz dyplomu licencjata z dziedziny elektrotechniki, wie również to i owo o nawigacji, dlatego jego wizja kształtowania krajobrazu zakłada użycie kosiarek do trawników sterowanych autopilotem. Z powodu swojej niechęci do koszenia pan Peless spędził ostatnią dekadę swojego życia, pracując ze swoim partnerem, Shai Abramsonem, nad stworzeniem projektu kosiarki, która łączyłaby w sobie silniki elektryczne, czujniki, oprogramowanie i mikroprocesor, a wszystko to wzięte razem – w pełni zautomatyzowałoby proces ścinania trawy. Ich pierwszy wspólny produkt – RL1000 RoboMower (przeznaczony dla zamożniejszej części nabywców, który ostatnio wszedł na rynek amerykański dzięki sprzedaży w portalu internetowym Sears.com) – jest tak niezależny, że może kosić trawę przez całe lato bez najmniejszej interwencji ze strony człowieka. Robo-Mower RL1000 samodzielnie przyłącza i odłącza się od ładowarki do akumulatorów i co tydzień bez problemu porusza się wkoło podwórka.

Panowie Peless i Abramson wierzą, razem ze swoim amerykańskim dystrybutorem, że systemy koszące tego typu staną się w ciągu następnej dekady rozwiązaniem obecnym w każdym gospodarstwie domowym, tak jak odbyło się to w przypadku pilotów do drzwi garażowych w latach 60.

– Pewnego dnia, kiedy będziesz kupować dom, powiesz: Nie chcę domu, który nie ma systemu koszącego – mówi Ames Tiedeman, kierownik sprzedaży Systems Trading Corp., dystrybutora produktów RoboMower.

Rzeczywiście, znaleźli się inni, którzy także podzielają tę opinię. Do tej pory firma sprzedała około 50 000 egzemplarzy kosiarek do trawników, z czego jedna trzecia przypadła na Stany Zjednoczone. Co więcej, czołowi producenci — tacy jak Toro, John Deere, Stiga, a nawet Hoover — prowadzili rozmowy i/lub zawierali umowy z nowo powstałą firmą Friendly Robotics, założoną przez panów Peless’a i Abramsona.

– Założeniu firmy towarzyszyło żywe zainteresowanie i duża doza ciekawości – mówi Peless. – Ludzie wyraźnie widzą, że ten pomysł ma przyszłość.

Wyzwanie... czujnikowe

Peless po raz pierwszy wpadł na ten pomysł w 1995 roku. Nie odstraszyły go wtedy opinie sceptyków, głównie dlatego, że wierzył mocno w istnienie rynku zbytu dla zautomatyzowanych kosiarek do trawy.

– Jako właściciel domu nie znosiłem kosić mojego trawnika – wspomina. – Chciałem stworzyć urządzenie, które wykonałoby tę czynność za mnie i za wszystkich innych właścicieli posesji, którzy czują podobnie.

Peless, któremu już wcześniej udało się odnieść ogromny sukces, związany z działalnością firmy medycznej Biosense, stwierdził, że pomysł stworzenia zautomatyzowanej kosiarki do trawników okaże się kolejnym strzałem w dziesiątkę o wielkim potencjale rozwojowym. W oparciu o swoje przypuszczenia o istnieniu popytu na zautomatyzowane kosiarki, swoją wiedzę i doświadczenie w projektowaniu systemów nawigacyjnych i kontrolnych, które mógł wnieść do projektu, powoli posuwał się naprzód, forsując pomysł, że zautomatyzowane kosiarki do trawników są zarówno realne do wykonania technicznie, jak i możliwe do sprzedania. Skontaktował się z Abramsonem, o którym wiedział, że ma wiedzę z dziedziny elektro-optyki i oprogramowania, po czym panowie rozpoczęli pracę nad prototypem garażowym. Nie minęło jednak wiele czasu, a już obaj zorientowali się, że ten projekt jest znacznie bardziej skomplikowany.

– Na nasze nieszczęście, byliśmy zbyt pewni siebie – wspomina Peless. – W sumie zabrało nam to kilka lat i kilka milionów dolarów więcej, niż przypuszczaliśmy... Jednak podstawowa koncepcja zautomatyzowanej kosiarki do trawników powstała bardzo wcześnie i, z nielicznymi wyjątkami, pozostała nienaruszona. Oryginalny pomysł stworzenia kosiarki wymagał zastosowania dużej liczby różnych systemów czujnikowych, zawierających ultradźwiękowy czujnik zbliżeniowy, czujnik pola elektromagnetycznego i tak zwany „czujnik zderzakowy”, jak również niedrogi hodometr i busolę magnetyczną.

Podczas działania kosiarki, najważniejszym elementem jej systemu był czujnik pola elektromagnetycznego, zaprojektowany tak, aby pracował w połączeniu z przewodem umieszczonym na obwodzie powierzchni, która ma być skoszona. W gruncie rzeczy, system pracował jak transformator, wykorzystując zwój pierwotny, znajdujący się na zewnątrz kosiarki, do wytwarzania sygnału o niskim napięciu w przewodzie umieszczonym na obwodzie, a zwój wtórny na części głównej kosiarki do określenia odległości od przewodu. Dzięki współpracy z hodometrem i busolą, system mógł także oceniać odległości, na jakich się porusza. Jednocześnie nieprzewidziane przeszkody, takie jak kamienie czy przechodnie, mogły zostać zauważone przez czujnik zbliżeniowy i wyczute przez czujnik zderzakowy, który wykorzystywał dętkę pneumatyczną, znajdującą się na głównej części maszyny i czujnik nacisku, wykrywający najmniejsze zderzenie na jej drodze.

Aby wykryć sygnały wejściowe z każdego z czujników, Friendly Robotics umieściło wszystkie sygnały czujników na płytce obwodu drukowanego, wykorzystującej 16-bitowy, 20-MHz mikrosterownik Hitachi HS8 do obciążania sygnałów wejściowych i wysyłania sygnałów sterujących do systemu napędowego i silników ostrza tnącego. Początkowo Peless i Abramson używali silników elektrycznych firmy Johnson Electric (Hong Kong): dwóch silniku o mocy 150W, po jednym na każde koło napędowe; i pokaźnych rozmiarów silnika o mocy 750W do zasilania ostrza tnącego.

– Dzięki możliwości kontrolowania silników napędowych mogliśmy sterować urządzeniem i wpływać na jego szybkość – mówi Abramson, długoletni inżynier w wojsku izraelskim, posiadający dyplomy z dziedziny fizyki, matematyki i elektrotechniki. – Stosując zróżnicowaną szybkość pomiędzy silnikami byliśmy w stanie jednocześnie skręcać i kierować.

Chodzenie po linie

Jednak Peless i Abramson zgadzają się co do tego, że największym wyzwaniem dla inżynierów okazał się nie sprzęt komputerowy, lecz... oprogramowanie.

– Prawdziwym przełomem w określeniu miejsca, w którym się znajdowaliśmy, było zastosowanie busoli i hodometru w połączeniu z sygnałami z przewodu umieszczonego na obwodzie – wyjaśnia Abramson. – Serce naszego systemu tworzy niedrogi system nawigacyjny, działający zgodnie z algorytmem pokrycia obszaru.

Rzeczywiście, połączenie tych technologii umożliwia kosiarce poruszanie się po prostych, precyzyjnie określonych liniach, układających się w nieco nachodzące na siebie pasy na trawniku. Pracując w taki sposób, system nie pozostawia nieskoszonych powierzchni, nawet jeśli porusza się po nierównym, wyboistym i pagórkowatym terenie.

– To trawniki, nie korty tenisowe – mówi Abramson. – Utrzymywanie prostych linii na nierównym, pagórkowatym podłożu to niezwykle trudne zadanie.

Istotnie, dopracowanie algorytmu pokrycia zajęłoby jednej osobie około 20 lat! 6-osobowemu zespołowi programistów udało się to w znacznie krótszym czasie. – W zwyczajnym ogrodzie można bez kłopotów sterować z jednego końca na drugi – mówi Abramson. – Ale jeśli w grę wchodzi bardziej skomplikowany ogród z przeszkodami i wąskimi przejściami, system musi uruchomić specjalne funkcje, aby poradzić sobie z określonym kształtem. Napisanie programu zabrało nam tak dużo czasu, ponieważ wymagało przeprowadzania wielogodzinnych testów i mozolnego zbierania danych o każdym możliwym kształcie”.

– Skoszenie 80 procent jakiegokolwiek trawnika nie nastręczało żadnych trudności – dodaje Peless. – Ale osiągnięcie 100 procent pokrycia dla każdego możliwego kształtu oznaczało... lata pracy nad udoskonalaniem algorytmu.

Wejście na rynek

Jednak firmie Friendly Robotics udało się wprowadzić swój pierwszy produkt na rynek w 1998 roku. Chociaż jej założyciele przyznają teraz, że jego pierwsza wersja była nieporęczna i brakowało jej solidności późniejszych modeli, twierdzą również, że osiągnięte wyniki były imponujące jak na tamte czasy.

– Bardzo szybko stało się jasne, że to był idealny pomysł na dobry początek, ale nie produkt, na którym można oprzeć długotrwałe funkcjonowanie całej firmy – mówi Peless.

W latach 1998-2001 firma wyprodukowała około 4000 jednostek, zanim wypuściła na rynek drugą i trzecią wersję, które posiadały już w wyposażeniu różne ulepszenia. Te nowe wersje wykorzystywały proces formowania próżniowego, aby tworzyć formy do tworzyw sztucznych do kosiarek po mniejszych kosztach. Wymieniono także oryginalne agregaty tnące o mocy 750W na trzy mniejsze jednostki o mocy 150W, które zasilały trzy mniejsze ostrza tnące. Zespół projektowy kosiarki zrezygnował również z montowania w późniejszych modelach czujnika zbliżeniowego, a w zamian zainstalowano optyczny „czujnik spadania”, który umożliwia kosiarce RoboMower rozumienie, czy w danej chwili jest przechylona albo czy jedno z kół nie dotyka ziemi. W takich przypadkach mikrosterownik wyłącza silnik ostrza tnącego, aby nie dopuścić do powstania obrażeń ciała. Programiści zmienili także algorytm pokrycia obszaru, aby formować na trawie wzór zygzakowaty.

– Po pierwszym przejściu pokrywamy obecnie 70 do 80 procent trawnika, wtedy przełączamy się i pokrywamy ogród pod innym kątem, tworząc w ten sposób równoległe nachodzące na siebie pasy – mówi Abramson.

Podczas prac nad stworzeniem kosiarki RoboMower, Peless i Abramson prowadzili jednocześnie negocjacje z czołowymi producentami na temat sprzedania licencji na technologię firmie posiadającej większy potencjał produkcyjny. Firma Friendly Robotics nawiązała oficjalną współpracę ze szwedzką firmą produkującą kosiarki do trawników Stiga i amerykańską firmą Toro. Firma Toro wyprodukowała i sprzedała kilkaset zautomatyzowanych kosiarek pod nazwą handlową iMo, ale ostatecznie zarzuciła ten pomysł ze względu na... brak zainteresowania ze strony klientów. Peless negocjował również z firmą Hoover Co. sprzedaż licencji na technologię użycia zautomatyzowanych odkurzaczy, ale rozmowy pomiędzy dwoma firmami zakończyły się w momencie przejęcia firmy Hoover przez firmę Maytag Corp.

– Niestety, wszystkie trzy przypadki nas rozczarowały – mówi Peless. – W końcu zaczęliśmy produkować i sprzedawać produkt w ramach naszej własnej marki.

Firmie Friendly Robotics udało się do tej pory sprzedać ponad 50 000 kosiarek, w większości w Europie i Stanach Zjednoczonych. Przynajmniej na razie będzie ona samodzielnie wytwarzać produkt. Prezesi firm deklarują, że kiedy zainteresowanie rynku zautomatyzowanym koszeniem wzrośnie, ponownie przemyślą koncepcję licencjonowania.

Zanim to nastąpi, dystrybutorzy modelu RL1000 i mniejszego modelu RL850 liczą na duże cyfry, oznaczające wielkość sprzedaży.

– W Stanach Zjednoczonych co roku sprzedaje się 6 milionów kosiarek do trawy – zauważył pan Tiedeman z amerykańskiej firmy Systems Trading Corp. – Naszym celem jest zdobycie 10 procent tego rynku.

Peless i Abramson utrzymują, że sprzedaż hurtowa pomoże obniżyć cenę modelu RL1000, za który obecnie trzeba zapłacić w handlu detalicznym 1800$, i cenę modelu RL850, kosztującego w detalu 1200$.

Bez względu na to, czy nowa firma będzie  stanie w niedługim czasie istotnie zwiększyć swoją sprzedaż, jej założyciele wierzą, że otworzyli drzwi raczkującemu rynkowi sektora robotyki w kraju.

– Jest to zupełnie nowa dziedzina – mówi Abramson. – To nie to samo co produkcja telewizorów czy lodówek. Wcześniej istniała psychologiczna przepaść, którą należało przekroczyć w tym miejscu i teraz, gdy konsumenci zaczynają to robić, nie będą chcieli się już z tego wycofać.