Le problème de l'optimisation de la tonte de la pelouse – Robot connecté pour tondre sa pelouse

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Histoire de retour

À partir du lycée, je passais mes week-ends en été à tondre des pelouses (et divers travaux de jardinage) pour gagner de l'argent. Souvent, c’était des membres de la famille, ils étaient prêts à me louer une fraction de professionnelle et étaient heureux d’envoyer de l’argent à ma guise. À un moment donné, je tondais cinq pelouses le samedi, mon grand-père (deux acres), ses voisins (trois acres), le mien (un acre), mes oncles (trois acres) et mes oncles voisins (un acre). Je commençais à 8h du matin et finissais vers 20h, car je n'avais qu'une tondeuse à pousser et pas de voiture, il y avait pas mal de marches ou d'attrapées (si possible).

Une chose que j’essayais toujours de faire était d’optimiser ma tonte, en coupant le plus près possible des rochers, en veillant à ce que les roues suivent une ligne droite pour assurer une couverture maximale (et en plus belle apparence), etc. Ce qui me dérangeait toujours était que même beaucoup de pelouses avaient la même taille; le temps nécessaire pour tondre chaque pelouse variait énormément. Maintenant, des années plus tard, alors que ma copine tondait la pelouse de mon grand-père, je me demandais si est une façon optimale de tondre une pelouse et, le cas échéant, comment la calculer. C'est le problème que j'appellerai Le problème de l'optimisation de la tonte de la pelouse pas vraiment imaginatif, mais au point. Je suis curieux de savoir comment optimiser la dépense énergétique, la consommation de carburant, la facilité de tonte, la durée, et éventuellement des lignes de beauté / uniformes. Il est possible que l'optimisation ne soit pas possible pour chacun des objectifs, mais la plupart des objectifs se chevaucheront et fourniront une solution «suffisamment proche».

Identifier les difficultés

petite maison

Après réflexion, le problème n'est pas aussi simple qu'il y paraît. Il existe un grand nombre de variables et, bien que le problème puisse être résolu, il n’est ni facile ni simple.

Variables pour le problème de la tonte de la pelouse:

  • Taille de la cour
  • Forme de jardin
  • Taille de la maison
  • Forme de la maison
  • Taille de la tondeuse à gazon
  • Longueur de lame de tondeuse à gazon
  • Type de tondeuse à gazon
  • Objets inamovibles: arbres, jardins, terrains de jeux, etc.
  • Objets mobiles: chaises, tables, tuyaux, etc.
  • Variance terrestre: collines, fossés, etc.
  • Variables météorologiques: boue, flaques d'eau, herbe humide, chaleur, etc.
  • Herbe: longueur, épaisseur, type, flexibilité, etc.

Étant donné que certaines variables dépendent des conditions météorologiques, des espèces d’herbe, des objets mobiles et du type de tondeuse à gazon (moteur), ces variables resteront constantes tout au long du problème. Après avoir rendu certaines des variables constantes, les autres variables sont les suivantes:

  1. Taille de la cour
  2. Forme de jardin
  3. Taille de la maison
  4. Forme de la maison
  5. Longueur de lame de tondeuse à gazon
  6. Objets inamovibles: arbres, jardins, terrains de jeux, etc.
  7. Variance terrestre: collines, fossés, etc.

J'ai enlevé le type et la taille de la tondeuse à gazon, mais j'ai laissé la longueur de la lame, car les différences de longueur de lame peuvent avoir une incidence beaucoup plus grande sur les résultats que le type de tondeuse à gazon et que la taille de la tondeuse augmente proportionnellement à celle de la lame. Les sept variables restantes sont au cœur du problème et feront toujours partie des tondeuses à gazon.

Les variables relatives aux dimensions réelles de la cour sont relativement faciles à prendre en compte, telles que la forme / la taille de la cour, la forme / la taille de la maison, les arbres, les jardins, etc. Les éléments tels que la variance du terrain, sont plus difficiles à résoudre, ce qui peut avoir une incidence importante sur la tonte. ainsi que la qualité de la coupe (quelque chose que je ne vais probablement pas aborder).

Représenter la cour

Afin de résoudre ce problème de manière calculée, la disposition du monde réel d'une parcelle doit d'abord être convertie en graphique de quelque nature que ce soit. Réduire le monde en graphique permet de lancer différents algorithmes et de trouver une solution. Le moyen le plus simple de générer un graphique à partir d’un chantier consiste à «créer» ou à «placer» des nœuds uniformément répartis dans l’ensemble du chantier. C'est-à-dire que tous les trois pouces (ou 7,62 cm) placent un nœud et relient chaque nœud adjacent par un bord, comme suit:

graphe "width =" 491 "height =" 140 "srcset =" "data-srcset =" https://austingwalters.com/wp-content/uploads/2014/06/land-to-graph-1024x292 .png 1024w, https://austingwalters.com/wp-content/uploads/2014/06/land-to-graph-300x85.png 300w, https://austingwalters.com/wp-content/uploads/2014/06 /land-to-graph.png 1109w "tailles =" (largeur maximale: 491 pixels) 100vw, 491 pixels "/><noscript><img class=Permettant ainsi à un ordinateur de suivre l’emplacement d’une tondeuse à gazon virtuelle.

land-to-graph-ran

La méthode ci-dessus permet de varier les tailles de lame et une précision relativement élevée en fonction de l'emplacement de l'objet ou de la position de la tondeuse. De plus, le fait d’avoir un graphe permet d’exécuter toute une gamme d’algorithmes, notamment les algorithmes de Dijkstra ou de Prim, qui peuvent être utilisés pour trouver le chemin le plus court ou le spanning tree minimal. Cependant, dans les deux cas, ils devraient être légèrement modifiés, car il est possible d'avoir une cour qui vous oblige à sauvegarder ou tirez la tondeuse à gazon, alors nous ne sommes pas encore à la solution.

Mouvement et coûts de la tondeuse

Puisque nous avons maintenant un graphique représentant le chantier et ce qui a été coupé, nous devrions maintenant définir le mouvement. Pour simplifier, je vais faire les hypothèses suivantes:

  1. Le mouvement en avant est réalisé par poussant la tondeuse à gazon.
  2. Une tondeuse à gazon est livrée avec la fonction «automoteur», ce qui signifie que le mouvement en avant est plus facile.
  3. Pour allumer 90 degrés doit tirez la tondeuse à l'envers à 90 degrés avant d'aller de l'avant.
  4. Tous les virages à 180 degrés doivent être accomplis via deux virages à 90 degrés.
  5. Les mouvements à gauche et à droite ne sont pas autorisés.

L’hypothèse numéro deux en particulier est délicate, car il est nécessaire que l’inclinaison de l’attraction change avec le temps.

Capture d'écran 2014-06-15 à 10h38:51

Plutôt que d'essayer de rendre compte de cela dans l'algorithme qui devra parcourir le graphique, je vais supposer qu'une tondeuse à gazon peut instantanément tourner à 90 degrés. Dans cette optique, le modificateur de coût suivant sera associé à chaque mouvement:

Mouvement en avant: 1 (non modifié)
Mouvement en arrière: 5
Virage à 90 degrés: (5 + 1) *

Poids de bord

La plupart des pelouses ne sont pas plates, il y a souvent des collines ou des fossés et, pour tenir compte de la difficulté supplémentaire liée à la traversée du terrain, des poids doivent être ajoutés aux arêtes associées.

Ceci (couleurs plus sombres représentant un terrain plus «profond»):

tapper-1 "width =" 393 "height =" 236 "srcset =" "data-srcset =" https://austingwalters.com/wp-content/uploads/2014/06/tapper-1.png 600w, https: //austingwalters.com/wp-content/uploads/2014/06/tapper-1-300x180.png 300w "tailles =" (largeur maximale: 393 pixels), 100vw, 393 pixels "/><noscript><img class=est différent de celui-ci:

tapper-2 "width =" 403 "height =" 242 "srcset =" "data-srcset =" https://austingwalters.com/wp-content/uploads/2014/06/tapper-2.png 600w, https: //austingwalters.com/wp-content/uploads/2014/06/tapper-2-300x180.png 300w "values ​​=" (max-width: 403px) 100vw, 403px "/><noscript><img class=En tant que tels, ils devraient avoir des poids qui leur sont associés. Par exemple, si un nœud est adjacent à un autre nœud qui n’est qu’une nuance «plus profonde», il devrait avoir un poids de deux par rapport à un (l’un étant le poids standard). De plus, la direction du mouvement doit également être prise en compte, donc les bords pas dans le sens du mouvement marqués comme traversés (c.-à-d. coupe d’herbe), mais ne seront pas pris en compte pour le «coût» total de la tonte du chantier. C'est-à-dire que seuls les bords dans la direction du mouvement compteront pour le «coût» de la tonte.

Il y a une mise en garde à cette méthode de pondération, car il est difficile de maintenir la trajectoire de la tondeuse à gazon sur un angle (la première image), un léger modificateur doit être appliqué en fonction de l'angle. En d'autres termes, si la tondeuse traverse un terrain sur un angle de 20 degrés, un modificateur de doit être appliqué par rapport à l'angle de 20 degrés.

Enfin, étant donné que l’angle est (plus ou moins) logarithmiquement associé à la difficulté (c’est-à-dire que la difficulté entre 10 et 20 degrés est bien inférieure à 20 à 30), le modificateur devrait en tenir compte et être basé sur l’angle ou la différence de hauteur entre pneus. Ces valeurs exactes seront calculées / estimées ultérieurement.

Remarques de clôture

En raison du peu de temps dont je disposais cette semaine, je n’ai pu que cerner le problème. Si vous souhaitez savoir comment résoudre ce problème, je publierai une solution dans environ deux semaines via ma liste de diffusion (inscription ci-dessous) et un billet de blog écrit la semaine suivante. En attendant, n'hésitez pas à discuter des solutions possibles dans la section commentaires!

Après la solution théorique, je compte implémenter la solution dans un joli petit programme qui permettra à tout le monde de déterminer le moyen optimal de tondre la pelouse, alors restez à l’écoute!

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Fatigué de passer vos week-ends à tondre au lieu de profiter paisiblement de votre jardin ? Les tondeuses bots peuvent sembler une solution pour planifier cette tâche à votre place et même en votre absence ! Les bots tondeuses sont des tondeuses autonomes et programmables qui marchent sur batterie. Elles tondent selon le principe du « mulching », c’est-à-dire que l’herbe découpée est finement hachée et les restes sont laissés au sol pour servir de fertilisant. Il n’y a donc pas de déchets à faire sortir à l’extérieur, et la pelouse est de temps en temps nourrie. Mais aussi utiles soient-ils, ces bots ont un prix, minimum 1 000 € ! notre analyse avant de franchir le pas. nUne pelouse impeccable et bien tondue, le rêve de beaucoup de jardiniers. Avec les robots-tondeuses, finie la corvée de tonte, la transpiration, la saleté ou le bruit ; le gazon est entretenu systématiquement, même en votre absence. Reste qu’à plusieurs dizaines d’€ l’engin, mieux vaut ne pas se tromper… nEncore hors de prix il y a quelques temps de cela, les robots-tondeuses sont à commercialisés à des prix équivalents à ceux des tondeuses autotractées, voire même autoportées. De quoi terriblement se installer la question de l’achat d’un tel appareil pour en finir avec la tâche bien ennuyante de tonte et bénéficier d’une pelouse toujours impeccable. nTout le monde n’a pas besoin d’un modèle à 2 000 euros ; tout dépend de la surface à tondre et de sa complexité. Si l’on peut se contenter d’un robot préférentiellement de gamme pour une petite pelouse simple et peu encombrée — ne pas délaisser les modèles moins bien notés ( 3 étoiles… ) dans ce cas —, il faut se tourner vers un exemplaire plus évolué si l’on possède un large jardin avec plusieurs zones à tondre. nIl vous aidera à tondre efficacement 1000 metre carre de pelouse après un temps de recharge d’une heure sur sa base. La qualité de tonte est assuré et vous aurez un gazon impeccable en très peu de temps. Ce robot est aussi muni d’une fonction « mulching«. Ceci sous-entend que l’herbe découpée est hachée par la machine et est étalée sur le gazon. Ceci offre un réel intérêt. Cela se conduit en fait, comme un paillage qui protège et enrichit aussi votre pelouse. Elle n’en aura que plus de santé et une couleur éclatante au fil des tontes. nCoté ergonomie, comme beaucoup de robot tondeuse autoportée, le Gardena Sileno se programme à l’aide de un menu très simple de cdi et vous pourrez consacrer des cycles de tonte qui correspondront parfaitement à votre jardin et votre cdi du temps. nBien pensé côté sécurité, il vous permet d’être l’esprit tranquille. A la moindre intervention humaine, celui se stoppe et la coupe est interrompue. Pour le relancer il faut se retrouver dans un code pin qui écarte les prestations malencontreuses et les vols. nL’installation est-elle dur à réaliser ? nMa pelouse est inégale, cela pose t-il soucis au robot ? nMon terrain est composé de pentes, le robot de tonte pourra t-il avoir à se déplacer naturellement ? nLe robot peut-il passer dans des passages étroits ? nLes bots tondeuses peuvent-ils déceler les objets restés par terre ? nLes branches, fruits tombés ou pommes de pain sont-ils un risque pour le robot ? nEst-ce que je peux m’équiper d’un robot tondeuse autoportée si j’ai une piscine ? n

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