オープンソース芝刈りロボット OpenMower の紹介
(github.com/ClemensElflein)- OpenMower は、市販の安価なロボット芝刈り機を RTK GPS ベースのスマート自律走行ロボット にアップグレードできるオープンソースプロジェクト
- 主な目標は 自律芝刈り、高い安全性、境界線ワイヤー不要、低コスト、そして 完全なオープン性
- 既存製品のハードウェア は堅牢で、変更なしでもソフトウェアのアップグレードによって十分な性能を確保可能
- 現在の基本機能 は動作しており、地図学習・自律走行・充電などの中核機能を実装済み
- YardForce Classic 500 など一部製品のみ ハードウェア互換 があるが、今後は他のロボットへの拡張も期待される
プロジェクト概要
OpenMower は、市場で容易に入手できるロボット芝刈り機（YardForce Classic 500 など）を分解し、その上に 最新の RTK GPS とソフトウェア を適用することで、低価格かつスマートな自律芝刈り機へと変身させるオープンソースのハードウェア／ソフトウェアプロジェクト
- 既存の芝刈りロボットは ランダム走行 のみをサポートしており、効率や賢さに欠ける
- 分解の結果、ブラシレスモーターの採用、防水性と堅牢性、標準コネクタの採用 など、ハードウェア品質は優秀
- 実質的なアップグレードのポイントはソフトウェア
プロジェクト目標
- 完全自律芝刈り機 の実現
- 高い安全性: 持ち上げや衝突時の緊急停止など非常時への対応
- 境界線ワイヤーなし で複数エリアをサポート
- 低コスト: 市販の中価格帯製品よりもコスト削減を目指す
- オープンソース: 誰でも製作でき、知識を広げられる
- すっきりしたデザイン
- 障害物回避 機能
- 雨検知 と悪天候時の自動停止
Open Mower App
- スマートフォンによる直感的な操作 と可視化を支援するアプリを提供
現在の開発状況
- 基本的な芝刈り機能は完成: 地図学習、経路設定、芝刈り、自動ドッキング（充電のための帰還と再開）などの動作を確認済み
- 技術力のあるユーザーであれば自作を推奨
- コストと複雑さが高いため、不明点は Discord や Wiki などのコミュニティで質問やサポートを受けられる
ハードウェア
- メインボードおよび xESC mini/xESC 2040 などのサーボモーターコントローラーで構成
- xESC 2040 は RP2040 チップベースの低価格コントローラー で、現在は実験的サポート段階
- To-Do 項目: バッテリー残量精度の改善 など、一部ハードウェア機能を今後追加予定
ソフトウェア
- 芝刈り機の状態管理（ドッキング／作業など）と経路生成機能の開発は完了
- 障害物回避 機能は未実装
- ROS ベースのオープンソースソフトウェアは別リポジトリで管理
製作およびスタートガイド
- 公式 Web サイトと Wiki に 必要部品、ソフトウェアのインストール方法、コミュニティガイド などを案内
- コミュニティ主導でさまざまな追加資料が継続的に追加されている
参加とコミュニティ
- 直接 OpenMower の製作に 挑戦したり、リポジトリへの star や watch で開発活性化に貢献できる
- 公式 YouTube や Discord を通じて情報交換が可能
互換ハードウェア
- 現在は YardForce Classic 500 および一部の Herkules/SA650 ECO モデルとボード互換
- 同じボードを使う中国製の SUMEC Hardware OEM 製品も一部存在するが、拡張性は限定的
- 互換製品リストの共有・拡張 のため、分解情報やボード写真をコミュニティへ提出することを推奨
追加案内および注意事項
- 各国の 特許、法律、安全規制 の確認が必須
- 提供資料は、実際の動作・適合性・法的問題についていかなる保証も提供しない
- 製作・使用には技術的な専門知識が求められる
- 商用利用および再販には開発者の同意が必要で、非商用／教育目的での個人利用を推奨
ライセンス
- Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License で公開
- 非商用および教育的活用 は自由だが、商用利用および製品化には開発者の同意が必要
要約
OpenMower は、低コストの商用ロボットハードウェアにオープンソースソフトウェアを適用して スマートな自律走行芝刈り機 に変換できる革新的な DIY プロジェクト。密接なコミュニティ支援、詳細なドキュメント／Wiki、ハードウェア／ソフトウェアの公開により、同系製品群の活用、コスト削減、参入障壁の低減 という強みがある。
比較的少ないハードウェア変更とコミュニティ支援のおかげで、既存プロジェクトと比べて 取り組みやすく、個人や DIY エンジニアに適している。
1件のコメント
Hacker Newsのコメント
最近発売されたロボット芝刈り機はランダムに動くのではなく、たいていはエリアを体系的に分けて刈る方式だと知った。実際に購入して調べた結果、Worx Landroid だけがランダム方式だった。ワイヤーを設置しなくてよいモデルが欲しくて、できるだけ手がかからないことを重視していた。最終的に eufy E15 を選んだが、これはカメラベースで追加設置なしに地図を作成し、その後は体系的に動く。ほとんど手をかける必要がない。その製品とは何の関係もなく、純粋に満足しているので勧めたい。オープンソース版があればもっと良いと思う。このプロジェクトは GPS のみを使っているが、GPS 自体はうまく動いてもカバレッジに問題が出る場合がある。カメラは昼間なら常によく機能するので、プロジェクトにカメラを追加することも検討するとよいかもしれない。もちろんカメラは複雑で不具合の可能性もあるが、全体としてはより信頼性の高いソリューションになり得る
私は Husqvarna を使っていて非常に満足している。これもランダムに芝を刈る製品だ。3年間、外部の芝管理業者に頼んだことはなく、一番気にかけるべき作業は縁の部分と木の手入れだけだ。うちの庭は平坦で、広さは 5000 sqft ほど
ワイヤーも GPS もないと、簡単に盗まれてしまわないか心配だ
GPS やカメラの代わりにローカル測位システムを導入するのも方法だと思う。庭の周囲にソーラービーコンを3つほど設置するだけでもよさそうだ
庭がどれくらい広くて、どれくらい平坦なのか気になる。うちの庭は広く、片側が斜面になっているので適用できるか悩んでいる
Valetudo の芝刈り機版のようなものかと思った。とても興味深い。ロボット掃除機と芝刈り機の間でコードがどれくらい共通しているのか気になる。Valetudo リンク
これで初めて Valetudo を知ったが、とても面白そうだ。7年物のうちのロボット掃除機を「アップグレード」してみようかと思っている
Valetudo とは違って、このプロジェクトは既存の芝刈り機のシャーシとモーターだけを使い、電子機器は完全に置き換えている
紹介してくれたリンクはとても有用だった。今後は Valetudo と OpenMower の両方を使ってみるつもりだ。防犯カメラ分野にもこういうオープンソースの代替があればよいのにと思う
正直に言うと、ランダムに動く現世代のロボット芝刈り機も実際かなりうまく機能する。境界線用のワイヤー設置は面倒だが、一度やればロボットが境界外に出ないので非常に効果的だ。ランダム経路も期待以上に効率的だ。「スマート」なロボットの何がそれ以上に優れているのか気になる。境界ワイヤーなしで100%完璧に動作するなら意味はあるし、障害物検知もあればよい。子どもが置きっぱなしにしたおもちゃを切ってしまうのを防げるからだ
私は Mammotion Yuba を使っているが、グリッド状や直線で刈った仕上がりがとても美しい。ロゴも作れる。ランダム方式よりはるかに速く、結果も優れている
障害物回避はソフトウェア側で残っている最大の課題に見える。位置決めには RTK GPS センサーなどさまざまな選択肢がある。ガイドワイヤーが「脱出防止」用として残るのでも構わないと思う
境界ワイヤー方式のロボットがどれだけうまく動いても、最新世代のロボットが「いまいち」だという意見には同意できない。実際、私の Mammotion Luba 2 はハードウェアも位置精度も素晴らしく、ソフトウェアは改善の余地こそあるがかなり良い
ロボット芝刈り機の実際の刃の構造が気になるなら、この画像 を参照してほしい。Sunseeker X7 を購入して約4エーカーの敷地で使っている。そのうち実際に芝なのは2エーカーほどで、残りは庭や道路だ。ハードウェアは十分に整っており、今はソフトウェアが鍵になっている。ソフトウェア更新だけでも大きく改善できることを実感している。Sunseeker はカメラベースで、まだ LiDAR はない。ロボット芝刈り機は人間より優れている。条件さえ合えば栄養循環もうまくいき、刃の長さや季節ごとの設定も可能だ。特に午前3時に動かすこともできるので、防犯や野生動物の監視などさまざまな活用が思い浮かぶ。価格対性能では中国製品が優れているように思えた。本当に将来が楽しみな技術だ
夜間は野生動物、特にハリネズミのような夜行性動物を守るため、動作を避けるべきだ
野生動物がロボット芝刈り機でけがをしたり、正常に歩けなくなったりする可能性があるので、日中だけ運転することが重要だ。多くの地域でハリネズミは絶滅危惧種になっている
価格はまだ高い。ロボット掃除機より少し頑丈なくらいなのに中古車並みの値段だ。低価格メーカーのものを2台買ったが、どちらもモーター不良で返品した。交換用モーターだけで150ユーロだった。バッテリーが独自の 18V 工具用バッテリーを使っていて簡単に交換できる点は魅力的だった
父が最近 Husqvarna 430x を買ったが、1エーカーの丘陵地の庭でも非常によく刈れる。庭の一部には入りにくいが、これはソフトウェアで改善されることを期待している
Web サイトには X7 は 0.75 エーカー対応と書かれているが、実際には4エーカーで使っているとのことで、どう運用しているのか気になる
完全なハードウェア自作プロジェクトだと思っていた。ロボット芝刈り機にはそこまで確信はないが、ライディング芝刈り機には需要が高く、価格もばかげている。私のライディング芝刈り機2台はどちらも壊れていて、1台は高価なワイヤーハーネスを交換しないと火災が起きかねない。もう1台は、30年間ほぼ同じまま使われてきた旧式の単気筒エンジンで、毎年1〜4回は勝手に壊れるような設計だ。新品も中古もインフレを考慮しても本当に高い。1台を分解して Ryobi の電動モーターと Amazon のコントローラーで電動化改造するつもりだ。ホイールは駆動専用、刃には別個のモーターを使う。複雑なベルト、プーリー、クラッチの代わりにずっとシンプルになる。Ryobi 40V バッテリーを再利用できるので、独自の BMS や充電機構を開発する必要はなく、コネクタを合わせるだけでよい。こうした電動化改造計画や、それを前提にきちんと設計されたプロジェクトが出てきてほしい。中古モーターやコントローラーの価格もそれぞれ 50 ドル程度だ
最新技術と米国製の長期保証バッテリーを使ってバイオ複合素材の UTV を設計したが、John Deere Gator の代替になり得るレベルだ。NEV(Carve-out) 規制が興味深い。RCカーを大型化したものとして、よりシンプルに捉える視点が重要だ。Lincoln や Tesla のように不要な機能を次々足すのは避けるべきで、EV の目的はシンプルさにある
最近の新車・中古車価格は現実離れするほど急騰していて、もはや公式のインフレ指標が実態と違うという仮説を立ててもよいレベルだ
90年代に近所で芝刈り機を自作していたのを思い出す。父が洗濯機のモーター、ベビーカーの車輪、廃材の鉄などでフレームを自分で溶接して作っていて、何人もの人がアイデアを真似したり一緒に作ったりしていて、オープンソース的な雰囲気があった。それでもかなり実用的だった記憶がある
新しい挑戦を探しているという話を見て、自動で道端のごみを拾い集めて Caltrans に売り込めるような芝刈り機改造を提案したい
ミツバチ保護などの観点から、芝は刈らないほうがよいかもしれないとも思う。関連論文リンク
面白いプロジェクトだ。数年前に押し式のリール式芝刈り機に自律走行シャーシを自作で載せてみたことがある（ハンドルは外した）。普通のロボット芝刈り機は小さな刃を使うが、リール式芝刈り機は指をけがする可能性があり、安全性は低い。それでもメンテナンスは毎月刃を交換するだけで済む。GPS の代わりに LiDAR を選んだ。RTK GPS は相性が激しいので使いたくなかった。LiDAR 方式は私には非常によく機能し、週1回走らせるだけで仕上がりは素晴らしい
米国で 1400 平方メートルの芝生の庭に OpenMower を使っている。気になることがあれば何でも質問してほしい。参加したいなら、公式ドキュメントや GitHub より Discord が一番活発だ
米国で必要なハードウェアをそろえるのはどれくらい大変だったのか気になる。コストや調達の面で簡単ではなさそうだ
OpenMower の導入開始からセットアップ完了まで、どれくらい時間がかかったのか気になる
公式情報では障害物回避機能がないように見えるが、実際にはどう障害物を処理しているのか、少なくともぶつかったら回避するようなセンサーはあるのか、それが一番気になっている。そして実際の使用期間とダウンタイムがどれくらいだったのかも知りたい