Robotmaaier zonder draad: zo werken RTK, camera- en lidar-navigatie

Een klassieke robotmaaier volgt een ingegraven begrenzingsdraad: zodra hij het signaal van de draad voelt, keert hij om. Een maaier zonder draad moet zelf weten waar hij is en waar de grens van het gazon ligt. Daarvoor bestaan grofweg drie technieken: RTK-satellietnavigatie, camera-navigatie (vision) en lidar. In dit artikel leggen we in gewone taal uit hoe ze werken en wanneer welke techniek het best past.

Je telefoon gebruikt satellietnavigatie (GPS, Galileo en andere systemen, samen GNSS genoemd). Zonder extra hulp is die positie vaak enkele meters onnauwkeurig. Voor autonavigatie is dat prima, maar een robotmaaier die twee meter naast de grens zit, rijdt door je border of het tegelpad op. Een maaier heeft nauwkeurigheid op centimeterniveau nodig.

RTK staat voor *Real-Time Kinematic*. Het principe:

1. Een referentiestation staat op een vaste, bekende plek. Bij veel robotmaaiers is dat een antenne die je zelf in de tuin of op het dak plaatst.
2. Dat station ontvangt dezelfde satellietsignalen als de maaier. Omdat het zijn eigen positie exact kent, kan het berekenen hoe groot de afwijking op dat moment is.
3. Het station stuurt die correctie realtime naar de maaier (via radio, wifi of 4G).
4. De maaier corrigeert zijn eigen meting en weet daardoor tot op enkele centimeters waar hij is.

Landmeters gebruiken dezelfde techniek al jaren. In Nederland beheert het NSGI bijvoorbeeld NETPOS, een netwerk van referentiestations met een onderlinge afstand van gemiddeld 40 kilometer, waarmee landmeters binnen seconden op enkele centimeters nauwkeurig hun positie bepalen.

Netwerk-RTK (NRTK)

Sommige maaiers hebben geen eigen antenne nodig. Ze krijgen hun correcties via internet (vaak 4G) van een netwerk van referentiestations van de fabrikant of een dienstverlener. Dat heet netwerk-RTK. Segway noemt dit bij de Navimow i2 AWD-serie bijvoorbeeld "EFLS NRTK". Voordeel: geen antenne op je dak. Nadeel: je bent afhankelijk van een internetverbinding en de dienst van de fabrikant.

Waar RTK moeite mee heeft

RTK heeft vrij zicht op de lucht nodig. Problemen ontstaan bij:

• Bomen: bladerdak dempt satellietsignalen.
• Hoge muren en huizen: signalen weerkaatsen (multipath), waardoor de maaier denkt dat hij ergens anders is.
• Smalle stroken langs het huis en onder overkappingen.

Dat maakt puur RTK minder geschikt voor typisch Nederlandse rijtjeshuistuinen tussen hoge schuttingen.

Bij camera-navigatie kijkt de maaier om zich heen, net als een mens. Software herkent gras, tegels, randen en obstakels en bouwt een kaart van herkenningspunten (een techniek die vaak VSLAM wordt genoemd). Veel systemen combineren dit met visuele odometrie: uit de verschuiving van beelden berekent de maaier hoe ver en in welke richting hij is gereden.

Een voorbeeld is de Dreame A2 1200, die volgens Dreame met een 3D-detectiesysteem en AI-camera (OmniSense 2.0) zonder RTK-antenne kaarten maakt.

Voordelen - Geen antenne nodig. - Ziet ook obstakels zoals speelgoed, tuinslangen en dieren. - Werkt goed tussen muren en onder bomen.

Nadelen - Camera's hebben licht nodig; in de schemering en het donker werkt het minder goed (overigens een extra reden om niet 's nachts te maaien). - Fel tegenlicht, harde schaduwen en sterk veranderende tuinen (seizoenen!) kunnen de herkenning lastiger maken. - Een vuile lens vermindert de prestaties.

Lidar (Light Detection and Ranging) zendt laserpulsen uit en meet hoe lang het duurt voordat het licht terugkaatst. Zo ontstaat een 3D-puntenwolk van de omgeving: muren, bomen, struiken. Robotstofzuigers gebruiken dit al jaren; bij maaiers is het nieuwer.

Voorbeelden zijn de Segway Navimow i210 LiDAR Pro en de Dreame A3 AWD Pro 3500, die volgens Dreame 360-graden 3D-lidar combineert met een stereocamera.

Voordelen - Werkt ook in schaduw en onder bomen. - Minder gevoelig voor lichtomstandigheden dan een camera. - Nauwkeurige 3D-kaart van de tuin.

Nadelen - Duurder. - In een volledig open veld zonder herkenningspunten heeft lidar weinig houvast; daar is RTK sterker.

De meeste nieuwe draadloze maaiers gebruiken sensorfusie: RTK voor de grove positie in open stukken, camera of lidar voor de details, en wielsensoren en een bewegingssensor (IMU) om korte storingen te overbruggen. Zakt het RTK-signaal onder een boom even weg, dan neemt de camera of lidar het over.

Bij vrijwel alle draadloze maaiers rijd je de maaier de eerste keer met je telefoon als afstandsbediening langs de rand van het gazon. De maaier slaat die route op als grens. Sommige modellen kunnen de grens automatisch herkennen met de camera of lidar. Daarna teken je in de app no-go-zones (bijvoorbeeld een vijver of moestuin), maaipaden tussen voor- en achtertuin en eventueel verschillende maaischema's per zone.

Er is geen 'beste' navigatietechniek: het hangt af van je tuin. RTK is zeer nauwkeurig zolang de lucht vrij is, camera en lidar blinken uit tussen muren en onder bomen, en fusiesystemen zijn het meest robuust. Twijfel je, kies dan een maaier die meerdere technieken combineert. In ons overzicht van de beste robotmaaiers zonder draad zie je welke modellen welke techniek gebruiken. Meer over begrippen als RTK en lidar vind je in de kennisbank.