草刈りロボット

DEVELOPMENT LOG

自律走行型6WD草刈りロボットの開発記録
RDK X5とWeb GUIで実現するスマート草刈りシステム

庭や空き地の雑草刈りは、夏場を中心に多くの労力と時間がかかる作業です。この作業を自動化し、安全にこなすことを目指して、自律走行型の6輪駆動草刈りロボットを製作しました。

  • 6輪駆動(6WD)
  • RDK X5
  • AI障害物検知
  • Web GUI
  • ウェイポイント走行

この記事では、メカ構造(6輪駆動と草刈り機構)から、シングルボードコンピュータRDK X5によるリアルタイム映像配信・障害物検知、Webブラウザから操作できるコントロール画面の構成まで、開発の全体像を解説します。

実動デモ動画

まずは、実際に雑草を刈り取っている様子と、開発した走行・管制用Webアプリの動作をご覧ください。

VIDEO 1屋外での雑草刈り取りテスト茂った雑草の中を6輪駆動で進み、前面の刈刃で草を刈り取っていきます。
VIDEO 2走行・管制用Webアプリ障害物の検出枠を重ねたロボット視点のカメラ映像と、2Dマップ上でのウェイポイント走行の様子です。

システムの全体構成

草刈りロボットは、大きく分けてハードウェア(足回り・草刈り部)とソフトウェア(制御・UI・AI処理)の2つで構成されています。

UI

Web GUI(ブラウザ)

  • 2Dミッションマップ(ウェイポイント設定)
  • 低遅延ライブカメラ映像(障害物検知の表示つき)
  • テレメトリ・ステータス表示
MAIN BOARD

RDK X5

  • 障害物検知(AI推定・距離算出)
  • H.264/H.265 リアルタイム映像エンコード
  • ウェイポイント追従アルゴリズム
  • モーター制御のシリアル通信
HARDWARE

ハードウェア機構

  • 6WD 独立駆動モーター
  • ハイグリップタイヤ
  • 大トルクの草刈り刃モーター
  • 高電流対応の安定化電源回路

ハードウェア設計と工夫

  • HARDWARE 1

    6輪駆動シャシーで悪路に強く

    草むらや凸凹のある地面では、一般的な2輪・4輪のロボットはスタックしがちです。

    • 6輪駆動で接地面を増やし、高いトラクションを確保
    • 密集したツル性の植物や不整地でも、止まらずに前進・旋回できる
  • HARDWARE 2

    強固な刈り刃機構

    ロボットの前面下部に専用の回転刃を配置しています。

    • モーターの回転数を最適化
    • 密集した草もスピーディーにカット

制御システムとRDK X5

制御の中心には、AI推論とマルチメディア処理に強いシングルボードコンピュータRDK X5を採用しました。主な役割は次の3つです。

  1. リアルタイム映像エンコード

    カメラ映像をRDK X5のハードウェアエンコーダ(H.264/H.265)で圧縮し、低遅延(約15fps〜)でコントロール画面へ配信します。

  2. AI障害物検知

    前方の障害物(壁、家具、ブロックなど)をリアルタイムで検出し、検出枠を表示して安全な距離を保ちます。

  3. 障害物での自動停止

    進行方向に障害物が入ると、制御アプリが自動で「障害物停止」モードに切り替わり、衝突を防ぎます。

Webコントロール画面

離れた場所からPCやタブレットでロボットを監視・操作できるよう、オリジナルのWebアプリケーション(TYPE-X コントロール RC-279 / RDK X5)を作りました。

  • FEATURE 1

    ミッションマップ

    • 2Dグリッド上をクリック・タップして経由地(ウェイポイント)を配置
    • 「1つ戻す」「全消去」「最後に開始点へ戻る」などの編集機能
    • 「経路を実行」で、ロボットが順番に自動走行
  • FEATURE 2

    カメラ映像とAI検出

    • フロントカメラのリアルタイム映像を確認
    • 障害物の検出枠を重ねて表示し、遠隔でも周囲の状況がひと目でわかる
  • FEATURE 3

    ステータスとテレメトリ

    • 実行中のステップ(例: 試行 1/11)や目標までの残距離を表示
    • 旋回角度(例: +16°)をリアルタイムに数値化
    • 異常検知や目標到達をメッセージで通知

まとめと今後の展望

今回できたこと

「6輪駆動による悪路走破」「強力な草刈り性能」「RDK X5を活用したWeb遠隔管制と自動走行」を組み合わせた草刈りロボットが完成しました。

今後は、次のような改善・拡張を予定しています。

  1. SLAM・屋外RTK-GPSの導入

    広い敷地や屋外でも、高精度な位置推定と自動マッピングができるようにします。

  2. 刈り刃の形状と安全カバーの改良

    飛散防止カバーを最適化し、耐久性を高めます。

  3. バッテリー残量の管理と自動充電ドック

    長時間の全自動運用に向けて、電源管理を強化します。

今後のアップデートにも、ぜひご期待ください。

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