Система дистанционного управления газонокосилками Moses Lawnmower

Главное о кейсе

Moses Lawnmower - система дистанционного управления флотом газонокосилок для гольф-полей.
В рамках проекта мы разработали программное обеспечение, позволяющее формировать миссии, хранить историю передвижения беспилотных наземных транспортных средств (БНТС) и выполнения миссий. Разработанное решение легко масштабировать и внедрить в гольф-клубах по всему миру, а также в производстве, сельском хозяйстве, промышленности, складских помещениях.


As part of the project, we created software to generate tasks, maintain vehicle history, and track mission fulfillment.
The established solution can be easily scaled and deployed in golf clubs worldwide, as well as in manufacturing, agriculture, production, warehousing, and tourism as museum and memorial tour guides.

Как проект изменил жизнь пользователей

Автоматизация существующего флота газонокосилок позволила без обновления парка газонокосилок:
Ускорить процесс покоса травы.
Сократить затраты на обслуживание поля.
Улучшить качество покоса травы.

What business challenges does our product solve:
Grass-cutting automation uses the existing fleet of vehicles without incurring substantial costs.
Accelerate the lawn-cutting process.
Reduction of field maintenance costs.

Бизнес-задача и ее решение

Moses Lawnmower - это решение, которое создавалось, как промежуточный этап на пути к автоматизации процесса ухода за газонами в гольф-клубах. Обновление парка газонокосилок — дорогостоящий и длительный процесс.

Наша задача - разработать программный комплекс управления газонокосилкой (БНТС) с установленным на нее аппаратным комплексом.

Задачи проекта
Реализовать инструменты разметки карты
Реализовать интерфейс отображения БНТС на карте в режиме реального времени
Реализовать интерфейс планирования и управления миссиями
Реализовать протокол обмена данными с БНТС
Разработать алгоритм построения маршрута

Решение
Сверхточная карта местности. Используется для разметки зон с разным покрытием травы, построения маршрута и отображения точного местоположения газонокосилок.

Навигация сантиметровой точности. C помощью внедрения методов DGPS мы добились точности геопозиционирования газонокосилок (до 1 см) на местности в пределах гольф-поля.

Инструменты разметки карты. Каждое игровое поле (лунка) имеет свои особенности, искусственные неровности, угол наклона, а также до 5-6 типов покрытия. При реализации системы покоса травы мы разделили все зоны по разновидности покрытия, а также выделили запретные для движения БНТС по местности. Зоны разметки устанавливаются оператором на карте в приложении.

Миссии и история. В приложении предусмотрен функционал позволяющий планировать миссии, просматривать историю выполненных миссий.

Созданный аппаратно-программный комплекс можно устанавливать и использовать для управления газонокосилками разных производителей.


Moses Lawnmower is a system developed as a first step toward automating the lawn care process at golf clubs. Upgrading a lawnmower fleet is a time-consuming and costly procedure.
Our goal is to create a web application that will operate a lawn mower that has hardware mounted on it.


The project's objectives
Develop a lawn mower (UGV) control web application that contains the following features:
Map marking tools
Real-time display of UGV on a map interface
Mission scheduling and management interface
To set up the data exchange protocol with UGV.
Create a route-generating algorithm.

Solution
Ultra-precise map of the terrain. It is used to identify locations with varying grass coverage, plan a route, and show the exact location of the mowers.

Centimeter-level precision in navigation. We achieved geopositioning accuracy of up to 1 centimeter on the golf course by utilizing DGPS technologies.

Map marking tools. Each playing field (hole) has its own unique characteristics, such as artificial bumps, slope angle, and up to 5–6 different types of covering. When establishing the grass cutting system, we segregated all zones based on the type of coverage and prohibited UGV movement on the landscape. The operator places the marking zones on the map in the application.

History and missions. The application has features that enable you to plan missions and view the history of accomplished missions.
The developed hardware-software complex is installable and can be used to operate lawn mowers from various manufacturers.

Крафт (мастерство), реализация, технические детали

Проект Moses Lawnmower это вызов для нашей команды, мы впервые создавали IoT решение. Нам пришлось погрузиться детали работы не только бизнеса, но и самих устройств покоса травы.

Вызовы
Разметка карт
Наши беспилотные газонокосилки передвигаются по запланированному маршруту. Поэтому было принято решение внедрить карты высокой точности, по которым производится разметка зон покоса.

Интеграция аппаратных устройств
В нашу работу входила задача подружить аппаратные устройства с разработанной системой. Мы исследование и нашли решение, позволяющее передавать пакет данных на большое расстояние по разным каналам связи и, определять точное местоположение газонокосилки.

Алгоритм построения маршрута движения газонокосилки
Помимо интеграции устройств, необходимо было разработать уникальный алгоритм построения маршрута в рамках размеченной администратором приложения территории.
Алгоритм движения базируется на следующих принципах:
1. Загрузка карты гольф-поля.
2. Исключение из построенной карты движения запретных зон, а также территорий, для которых покос осуществляется отдельно.
3. Построение разметки поля.
3.1. Угол покоса - направление движения газонокосилки в зависимости от заданных параметров.
3.2. Точки, по которым будет двигаться газонокосилка. Движение осуществляется от точки к точке, затем машина разворачивается и переходит в следующую переданную системой точку.
4. Разворот газонокосилки осуществляется за пределами поля с поднятыми лезвиями. Сложность реализации решения осложняется возможностью появления преград. Мы реализовали решение, позволяющее система самостоятельно рассчитывать угол разворота без дополнительной разметки.

Местоположение
Для дистанционного управления газонокосилкой необходимо не только создать алгоритм перемещения устройства, но и отслеживать статус работы, вероятность поломки и местонахождения. Для этого мы реализовали в интерфейсе возможность отслеживания местоположения в режиме реального времени, а также внедрили систему оповещения об ошибках и процессе выполнения работ.


The Moses Lawnmower project was a tremendous test for our team because it was our first time developing an IoT solution. We had to go into the specifics of not only the business but also the mowing devices themselves.

Challenges
Map marking
Our unmanned lawnmowers follow a set route. As a result, we decided to use high-precision maps to mark mowing zones.

Integration of hardware devices
We were tasked with pairing hardware devices with the developed system. We investigated and discovered a solution that allows us to send a data set over a long distance using different communication channels and pinpoint the exact location of the lawnmower.


Route algorithm for lawnmowers
Aside from device integration, it was necessary to create a unique algorithm for route planning within the territory defined by the application administrator.

The movement algorithm is based on the following ideas:
1. Loading the golf course map.
2. Exclusion of prohibited areas and locations where mowing is done independently from the created driving map.
3. Making the course markings.
3.1 Mowing angle: the direction of the mower based on the settings supplied.
3.2 The movement points for the mower. The vehicle drives from point to point before turning around and moving to the next point transmitted by the system.
4. The lawnmower is turned outside the course with the raised blades. The probability of obstacles complicates the solution's implementation. We developed a technique that allows the system to determine the turning angle without the need for extra marks.

Location
To remotely manage a lawnmower, you have to not only build an algorithm to move the equipment, but you also have to monitor the status of the task, the likelihood of breakdown, and the location. We implemented real-time position tracking in the interface for this purpose, as well as an error and workflow notification system.

Инсайты, гипотезы, процесс создания и взаимодействия с заказчиком

В процессе работы мы нашли новый способ реализации навигации с точностью до 1 см, который можно реализовать и масштабировать в любых проектах, где точность местоположения является одним из основных требований.

We discovered a new approach to performing navigation with one centimeter accuracy while working on it, which can be applied and scaled in any project where location accuracy is a primary requirement.

Скриншоты