Open Mower : un robot tondeuse automatique sous Raspberry Pi

Open Mower cherche à réinventer le monde des robots tondeuses pour parvenir à proposer une solution plus efficace et précise grâce notamment à un Raspberry Pi.

Open Mower, c’est un projet de robot tondeuse OpenSource. Car oui, ce type de robot existe, comme les robots aspirateurs avec lesquels ils partagent une bonne partie de leur ADN. Ces engins sont très liés à leur fabricant qui ne voit pas pourquoi il partagerait avec d’autres ses recherches en terme de développements techniques ou la maigre intelligence des cerveaux électroniques de ses engins. Le résultat est là, grâce à un effort d’étanchéité maximal entre les différentes firmes qui proposent ce genre de produit, aucun partage de ressource n’a été proposé. Toutes ces machines sont donc assez uniformément stupides.

La carte mère de base d’un robot tondeuse commercial

Le principe d’un robot tondeuse, c’est de parcourir votre jardin en long et en large très régulièrement et de laisser les quelques millimètres de gazon qu’il va découper, retomber au sol, où la faune et la flore se chargeront de faire le ménage. Il faut donc lui expliquer comment agir de manière autonome. Cela passe par la définition de zones et, en général, par une opération de création de frontières en enterrant un câble magnétique qui sera détecté comme un mur invisible par le petit robot. La carte mère embarquée détecte le champ magnétique et fait faire demi tour au robot. Certains optimisent le déplacement de tonte, d’autres fonctionnent comme les premiers aspirateurs autonomes en se baladant aléatoirement tous les jours si vous n’aimez vraiment pas vos voisins. Bref, ces engins ne sont pas vraiment intelligents à moins de les payer assez cher.

Les fonctions d’un robot commercial classique : jour et programme de tonte. Vous remarquerez le détecteur de pluie.

Au contraire des aspirateurs qui peuvent compter sur des murs et du mobilier pour s’orienter, les tondeuses autonomes n’ont pas assez de repères pour fonctionner efficacement avec un système type LIDAR. Pas plus que l’engin ne sait détecter où termine la pelouse et où commence la plantation de fraisiers… Si un capteur magnétique ne détecte pas bien la barrière pour une raison où une autre, cela mènera votre engin à transformer votre potager en soupe de légumes.

Open Mower veut faire table rase de ces solutions basiques et ouvrir le cerveau des tondeuses à l’expérimentation. Clemens Elflein, papa du projet, a donc tout juste lancé une page Github reprenant en détail le fruit d’un an de travail de recherche et de développement autour d’un robot tondeuse autonome. Un projet totalement Open Source et Open Hardware que tout un chacun pourra améliorer et faire évoluer suivant différentes solutions et usages. Contrairement aux solutions commerciales classiques, celui-ci se base sur une détection de positionnement par GPS et un apprentissage manuel du terrain. Apprentissage qui pourra être modifié au fil du temps sans avoir à déterrer la fameuse « barrière invisible »…

On commence donc par promener sa tondeuse comme un toutou électronique et faire le tour du jardin en la pilotant avec une manette de jeu. Puis, une fois la zone « apprise », on peut laisser la machine travailler. Eviter des zones, passer d’un mode « tonte » à un mode « déplacement pour aller d’un gazon à un autre. Et revenir se charger au bon endroit. Et ? C’est tout. Une fois l’apprentissage fait, les coordonnées du terrain établies au GPS, la machine va travailler toute seule. Pilotée par un Raspberry Pi qui lui servira de cerveau pour optimiser son parcours et analyser son autonomie.

Le châssis retenu est celui d’un Yard Force Classic 500 qui coute 390€ environ

Le travail mené est impressionnant. La partie tondeuse est laissée à un fabricant industriel, plusieurs modèles sont compatibles. Ce choix s’explique par la complexité des contraintes de ce type d’appareil : moteurs puissants pour la partie tonte comme pour les roues, batterie suffisante pour tenir plus de 10 minutes, carcasse du châssis, étanchéité, sécurité et roues efficaces… Autant d’éléments difficiles à maitriser pour un particulier.

Open Mower se concentre donc sur la partie déplacement et intelligence de l’objet avec une carte mère fabriquée sur mesure qui prend en charge les différents moteurs embarqués grâce à une combinaison de Raspberry Pi 4 et de Raspberry Pi Pico. La partie GPS est assurée par une carte Ardusimple RTK très précise.  Il sera probablement possible, à terme, de dresser une liste assez vaste de robots-tondeuses compatibles. D’autant que d’après Clemens de nombreux engins vendus sous des marques différentes sont finalement des solutions totalement identiques proposées avec un châssis habillé différemment. Un des objectifs de base de ce projet étant, au final, de positionner l’engin final dans une frange basse de la moyenne des tarifs de ce type de produit tout en restant assez fiable pour ne pas demander de maintenance après l’assemblage de l’engin.

Le but pour Clemens étant que tout le monde puisse acheter la carte mère Open Mower, brancher les différents éléments dessus comme le RPi4 et lancer son robot dans son jardin. 

A noter que, si une pelouse bien entretenue est évidemment agréable et permet de profiter à plein de son jardin, garder une petite zone d’herbes folles où la faune et la flore locale pourront se réfugier, est facilement faisable avec ce type d’appareil. Et c’est une assez bonne idée pour tenter de conserver une petite biodiversité.

Pour plus d’informations, vous pouvez lire le Blog de Clemens, parcourir sa page Github et joindre son Discord pour avoir plus d’informations.

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18 commentaires sur ce sujet.
  • 5 avril 2022 - 15 h 21 min

    Ce projet est assez excellent, et vraiment novateur.
    Je regrette de ne pas avoir un jardin assez grand pour pouvoir tester ce genre de joujou.

    Répondre
  • gUI
    5 avril 2022 - 15 h 37 min

    Oulah ! Mais il me branche ce projet ! Je pourrais même y contribuer :)

    Merci pour l’info !

    Répondre
  • 5 avril 2022 - 19 h 33 min

    Intéressant! Cependant je vois une très grosse limitation au projet : le GPS RTK ne donnera de bons résultats que s’il n’y a pas d’arbres ou autre obstruction. Cela ne me semble donc pas répliquable à tous les jardins.

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  • W
    5 avril 2022 - 21 h 16 min

    Merci pour la découverte !

    Répondre
  • 5 avril 2022 - 22 h 58 min

    Super projet!
    Mais comment il fait pour filmer d’aussi haut Oo’?

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  • 5 avril 2022 - 23 h 19 min

    Le projet est fascinant et impressionnant.
    Mais j’ai du mal à comprendre comment un GPS peut être précis à moins de 10cm. Pour moi, l’ordre de grandeur c’est plutôt le mètre. J’ai faux ?

    Ce genre de machine est bruyante ? Elle pourrait fonctionner la nuit puisqu’elle n’a pas besoin de « voir » quoique ce soit.

    @PAll: à moins d’être dans la jungle je ne pense pas qu’un verger pose problème à un GPS. Quand avec un smartphone on peut accrocher un signal en intérieur (entre 25 et 30 utilisés alors que je suis sur mon canapé).

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  • 6 avril 2022 - 7 h 52 min

    Ce projet est vraiment génial, et j’espère qu’il ira au bout de son idée.

    J’ai un robot tondeuse, qui fonctionne super bien, mais le manque d’efficacité fait peine à voir.

    Avec une batterie beaucoup plus petite mais en tondant intelligemment, un petit robot peut faire aussi bien qu’un gros.

    Pour le moment le projet a l’air d’en être à ses débuts, et je suis assez curieux de l’utilisation du GPS uniquement. Je ne savais pas qu’un positionnement GPS était assez précis pour ne pas aller tondre les fraises comme le dit Pierre…

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  • 6 avril 2022 - 9 h 44 min

    Les questions sur le positionnement sont intéressantes.
    Il y a un acronyme qui parait anodin sans l’être : GPS RTK.
    RTK (Real Time Kinematic) désigne apparemment des récepteurs de précision qui intègrent une correction par une base au sol, et offre en effet une précision quasi centimétrique.

    J’ai découvert ça par ce lien : https://reseau-orpheon.fr/le-reseau-orpheon/le-positionnement-gps-gnss/
    C’est une technologie qui semble très utilisée en agriculture.

    Ce qui m’intrigue est que – d’après ce que je comprends – l’accès à des données RTK est souvent payant.
    Infos ici aussi : https://escadrone.com/publication/guide-gnss-rtk-ppk/

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  • 6 avril 2022 - 9 h 58 min

    @Lionel:

    Très belle réalisation, mais je me pose aussi la question de la précision du positionnement. Même en faisant l’apprentissage avec de la marge, si la tondeuse se mange une des racines affleurantes de mon Saule ou une bordure métallique semi enterrée d’un massif, aie!

    La sécurité est également importante et pas seulement vis à vis des humains: Quand on voit toutes ces vidéos de chats sur des aspirateurs robot en fonctionnement, il ne fait pas être devin pour deviner ce qu’ils vont avoir pour idée de faire sur une tondeuse et le risque de blessure (patte ou queue qui traîne) me parait aussi réel que difficile à parer, ce qui n’est pas propre à cette modification d’ailleurs. A la limite, si elle s’arrête automatiquement car le GPS a du mal avec l’obstruction féline au dessus ce serait sans doute moins pire qu’un modèle classique!

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  • gUI
    6 avril 2022 - 10 h 51 min

    @McBerd: L’accès aux infos est payant… sauf si tu montes ta propre base RTK !

    https://www.ardusimple.com/rtk-in-5-minutes/

    L’investissement est important (mais pas insurmontable) et apparemment ça arrose plusieurs km2. Donc tu peux peut-être partager avec les voisins :)

    En tous cas merci pour les infos RTK, je ne connaissais pas, c’est vraiment super intéressant.

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  • 6 avril 2022 - 10 h 59 min

    @gUI: C’est la solution utilisée ici, c’est décrit en toutes lettres sur la page du blog de l’auteur.

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  • 6 avril 2022 - 11 h 22 min

    @McBerd: Effectivement, avec une base fixe, c’est plus précis. Mais du coup, pour ne pas pousser encore plus loin et intégrer un système local : 3 ou 4 bornes installées sur le site qui permettent de trianguler la position du mobile. Je ne sais pas si ce système existe « clés en mains » (sur du LoRa ou du BLE) et s’il est plus simple à intégrer.

    @yann: Ça dépend du bruit que fait la tondeuse. ^_^

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  • 6 avril 2022 - 11 h 48 min

    @Pierre Lecourt: Ah, comme le site est bloqué sur mon pc pro, je n’avais pas pu y avoir accès !
    Merci pour l’info :), c’était la pièce qui manquait au puzzle, et c’est vraiment super intéressant !

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  • 6 avril 2022 - 14 h 49 min

    @gUI:

    On peut aussi utiliser le réseau ouvert Centipede, en France : https://centipede.fr/
    Projet ouvert utilisé par des agriculteurs, ou des utilisateurs de drones / robots.

    Je suis actuellement en train de finaliser mon robot tondeuse imprimé en 3D, et j’utilise une base de ce réseau située à 10km de mon domicile pour la partie RTK (et la même carte ardusimple sur mon robot)
    Un collègue a également fabriqué sa base, et l’a déclaré sur ce réseau pour que d’autres puissent en profiter.

    Ma tondeuse est issue d’un autre projet communautaire, qui existe depuis plusieurs années, Ardumower (à base d’Arduino, vu le nom ^^) : https://www.ardumower.de/en/
    On peut acheter des kits complets sur marotronics.de, mais des utilisateurs ont fabriqué leur propre modèle, ou adapté sur des tondeuses existantes.

    Le modèle 3D que j’ai imprimé est celui-ci : https://www.thingiverse.com/thing:3563727

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  • 7 avril 2022 - 16 h 18 min

    c’est très intéressant
    Merci à Pierre et aux contributeurs.

    PS : si vous connaissez un projet de micro tracteur / porte outils de maraichage je ne suis sans doute pas le seul à être intéressé ;)

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  • 17 avril 2022 - 7 h 25 min

    @yann: pour le rtk, il faut utiliser le projet centipede rtk qui est un projet open source gratuit

    Répondre
  • 17 avril 2022 - 7 h 39 min

    @yann: pour le rtk, il faut utiliser le projet centipede rtk qui est un projet open source [email protected]Bambou64: intéressant l’autre projet.
    Pour toi qu’elle est l’intérêt de celui ci par rapport à celui que tu as fait ?

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  • 20 avril 2022 - 12 h 23 min

    @Stariloss:

    Les intérêts sont :
    – la meilleure connectivité du Pi vs Arduino : le Pi a le WiFi et le Bluetooth intégrés. Dans l’autre projet, il faut rajouter un ESP32 en mode modem vers l’Arduino pour la connexion distante à la tondeuse
    – la plus grande puissance CPU d’un Pi vs un Arduino : peut servir à embarquer plus de fonctionnalités, mettre une webcam USB ou une PiCam directement sur le Pi, au lieu de rajouter un ESP32 CAM supplémentaire, par exemple (si on veut ajouter un flux vidéo). Ou pour utiliser le framework ROS pour la navigation du robot (gourmand).

    Perso j’ai un Adafruit Grand Central M4, préférable à un Arduino Due pour le mode GPS (plus consommateur).

    D’un autre côté, le Pi étant plus gourmand en énergie, l’autonomie doit être moindre pour la même capacité de batterie (même si ce n’est pas le plus gros consommateur, bien loin des moteurs).

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