Rasenmäher mit Navigation => neu mit A* Wegfindung!

[vohopri]

Vor allem das rausrechnen der Perspektive würde mich sehr interessieren...
Allerdings denke ich, dass mir das für mein aktuelles Problem nicht weiterhilft. Ich habe Entfernungen bis zu 30, oder 40 Meter. Hier ist es schon sehr schwer den Roboter zu tracken. Einzelne LEDs zu erkennen ist praktisch unmöglich.

Da hab ich schon einmal die Perspektive raus gerechnet:

https://www.roboternetz.de/community/threads/32683-Autonomes-Fahrzeug-abgeschlossenes-Projekt?p=394635&viewfull=1#post394635

Leds sind in der Tat schwer bei Tageslicht auf grössere Distanz zu erkennen, aber farbige Scheiben oder Kugeln kann man ausreichend gross machen. Sie haben auch den Vorteil, dass sie ihre Helligkeit an die Beleuchtung in der Umgebung anpassen.

[damfino]

@Christoph: Hier wurde schon versucht der Rasenkante zu folgen, das Projekt ist gut doukmentiert.
400W sind viel, da muss man schon große Akkus herumschleppen. Kommerzielle Rasenmäherroboter haben um die 50W, schaffen aber kein hohes Gras.

LG!

[WuWo]

Hallo Freunde der Navigation!

Da ich schon ein paar Tage durch euer Forum stöbere - als Brainstorming zu meinem Rasenroboterprojekt - möchte ich auch meinen geistigen Erguss zu einer A* Navigation zur Diskussion stellen. Auch wenn dieser Thread schon etwas älter ist, passt es hier am Besten.

Die Grundidee besteht darin, Ultraschall als Triangulationsmedium zu nutzen. Wie bereits von Einigen erwähnt ist Licht für die meisten Grundstücke, und erst recht noch im Sommer zu schwach. Ultraschall ähnlich GPS zu verwenden, also Berechnung durch Laufzeitunterschiede, halte ich für deutlich zu kompliziert. Darum eben die Idee Ultraschall als Richtungszeiger zu benutzen.

Dazu sind über das Grundstück mehrere Sender (Piezoschallgeber, kleine Batterie) verteilt. Diese haben alle eine leicht unterschiedliche Frequenz (35kHz, 37,5kHz, 40kHz...) und sind in einer ''Karte'' eingetragen. Da die Schallgeber in den Ecken des Grundstücks sind reicht der Ausbreitungskegel. Für Koordinationspunkte mitten auf der Fläche müsste mann dann eben mehrere Schallgeber um einen Pfahl/Baum herum anbringen, die in der gleichen Frequenz senden.
Auf dem Roboter befindet sich ein nennen wir es Drehturm mit einem Spalt in dem ein Mikrofon sitzt. Am Mikrofon sind im Moment Schwingkreise für die jeweiligen Frequenzen, später soll über ein ADC das Tonsignal in den embedded Rechner und der macht dann eine FFT. Aber jetzt läuft es eben ersteinmal mit fünf Schwingkreisen die jeweils auf einen ADC gehen.
Durch drehen des Turmes - also des Richtmikrofons ergeben sich so Spanungsverläufe der Frequenzen zu den jeweiligen Drehwinkeln. Daraus berechnet der Prozessor entsprechend die Position im Verhältnis zu den momentan ''hörbaren'' Sendern. Über die Karte wird dann die absolute Position bestimmt.

Vorteil ist der recht geringe Preis für die Teile und die gute Störunempfindlichkeit. Gegen Marderscheuchen u.Ä. werden im Moment nicht alle hörbaren Frequenzen zu einer Frequenz vermischt, sondern eine Liste von errechneten Koordinaten wobei immer eine (später vielleicht auch mehrere) Frequenz ausgelassen wird. Dann wird aus der Liste die Gruppe aus Koordinaten bestimmt, welche nur um einen bestimmten Maximalwert um ihre Mittelkoordinate abweichen. Aus diesen Koordinaten wird dann der Mittelwert bestimmt und der ist dann die Position.

Momentan gibt es noch keinen Roboter darunter, daher auch kein Windrauschen. Die Drehzahl ist auch recht gering (30UPM). Um es mit Roboter einfach zu halten bietet es sich daher an, den Roboter kurz anzuhalten, die Position zu bestimmen (2 Sekunden, ggf. 4 um zwei Runden zu ''hören''), und dann weiterzufahren.

Eine Induktionsschleife werd' ich aber trotzdem legen. Da ich keine ''Umfriedung'' besitze ist es mir einfach lieber wenn zumindest ein virtueller Zaun die Schranken weist.

Wie bereits angedeutet arbeitet bei mir ein embedded Linux Board (momentan ein mini2440) im Roboter. Momentan nur weil es zum Debugging einfacher ist. Für das Endresultat kommt dann ein s3c2416-Micro-Board zum Einsatz, welches im Preis mit ~30 Euro zwar keinen Atmel toppt aber eben massiv Speicher bietet, leichter zu Programmieren ist (eben Linux mit fertigen Bibliotheken für fast alles) und stromtechnisch bei unter einem Watt liegt. Dass man TFT-Displays mit optisch ansprechender Grafik-GUI, USB-WLAN Adapter (Web-Server, Mäh-Web-Cam) und das ganze andere Zeugs mit Linuxtreiber auch alles recht einfach anschließen kann sei mal nur am Rande erwähnt .


Welche Drehzahl hat sich eigentlich als sinnvoll erwiesen (hat das schoneinmal jemand durchgeprüft?)? Irgendwo habe ich etwas von 3000 Touren gelesen, da aber mit einem 30er Kreuz (also ohne besondere Klingen). Die Idee mit den Rasierklingen find' ich richtig gut. Die Abbrechmesser sind mir persöhnlich zu spröde, wenn doch mal ein Steinchen oder Hinderniss liegt. Zudem haben Rasierklingen wohl auch nicht das Problem, für unsere Verhälnisse, stumpf zu werden, da allgemein dass Blech ausreichend dünn ist.


Ansonsten wart' ich jetzt ersteinmal auf die Teile für's Fahrgestell - und halte mit meinem Fortschritt die 2500qm auf halbwegs Niveau .

Grüße,
Richard.

[WL]

Hallo Richard,

sehr interessantes Projekt.

Wie groß ist die Reichweite der Baken ?
Wenn die Sender außerhalb ihrer Resonanzfrequenz betrieben werden geht doch die Sendeleistung zurück, oder ?
Wieviel Sender brauchst Du für die 2500 qm ?
Wie wird der Drehwinkel des Drehturms (Empfängers) gemessen ?
...........so viele Fragen............. !?

Ich habe ein ähnliches Projekt in der Mache. Mit passiven Baken (vorerst) und Laserscanner.

[damfino]

Hallo Richard,
Ich arbeite gerade daran die Positionserkennung am Rasenmäher mit Ultraschall umzusetzen. Dazu sind 8 Ultraschallsensoren am Rasenmäher montiert, alle 45° einer. Die scannen die Umgebung, und basierend auf den Entfernungen zum nächsten Hinderniss soll die Position am Grundstück erkannt werden. Ich versuche das über Mustervergleich hinzubekommen, dh die Ultraschallsensoren erstellen eine 20x20 Matrix (50cm Auflösung) mit 0 für frei und 1 für Hinderniss, und diese Matrix wird mit der gesamten Grundstückskarte verglichen, bzw in 1m Umkreis der letzten bekannten Position. Am Papier und im Excel funktionierts, am Mikrokontroller produziere ich noch Abstürze.
Vorteil: alles am Robi ohne komplizierte Baken. Neue Hindernisse können in die Karte eingetragen werden und somit die Karte und in weiterer Folge die Positionsgenauigkeit verbessern. Also ein einfaches SLAM System, nur das ich schon mit einer Basiskarte starte und die Kartengröße auch schon bekannt und unveränderlich ist.
Vorerst muss ich aber den Robi nach dem 2. großen Umbau wieder stabil zum laufen zu bekommen, bevor ich mich weiter mit diesem Punkt befasse.

Messerdrehzahl liegt bei meinem Robi zwischen 2200-2500U/min, je geringer desto leiser, aber auch weniger Leistung.

LG!

[WuWo]

Hallo Willi!

Wirkliche Reichweitentests hab' ich noch nicht gemacht denke aber auch nicht, dass es daran scheitert. Zur Not müsste man die Schallgeber eben auch für die Dauer des Mähvorgangs zentral mit Spannung versorgen. Zumindest meine Marderscheuche auf dem Dachboden hat nicht mehr als 3W und erzeugt nach eig. Angaben 102dB.
Zur Resonanzfrequenz: von der bin ich weit entfernt :-/, aber das ist nicht so dramatisch, da hohe Frequenzen aufgrund der geringen Luftmasse generell energiesparender sind. Schallgeber sind übrigends die: ''Hochton-Horn PTI-1010'' von Pollin.
Ich plane fünf - so sind an fast jedem Punkt auf dem Grundstück mindestens drei in quasioptischer Sicht. Es geht mir ja nicht darum, jeden Zentimeter zu vermessen, sondern alle 30..40m (immer beim Wenden der Bahn) die Position zu bestimmen und entprechend die Bahn zu korrigieren. Ziel soll es dann sein das Grundstück Streifenweise zu Mähen. Immer an den Aussenseiten Positionsbestimmung und Versatz für den neuen Streifen und entlang des Streifens per Kompass. Da das Grundstück eine leichte Neigung in eine Richtung hat, fang ich von dort an und fahre quer zur Steigung, bei einer Bahnabweichung sollte so nur die Effektivität etwas herabgehen, aber zumindest wird alles sicher gemäht.
Der Drehwinkel ist momentan recht einfach zu bestimmen - aus einem LaserMFC habe ich ein Schrittmotormodul mit .72°/Schritt. Da wird dann entprechend der Zeit immer nur ein Pin gepulst so macht der Stepper einen Schritt. Soll sich aber noch ändern - der Stepper hat recht viel Kraft und entprechend Gewicht ist also mehr als überdimensioniert. Ich denk' aber es wird einfach auf einen kleineren hinauslaufen - ggf mit kleiner Untersetzung, weil .72° Stepper sind eher rar in meinen Bastelkisten.

Laserscanner? Arbeitest Du auch mit ARM9 oder wie schaffst das mit 'nem µC?


Hallo damfino!

An sich kann das sicher auch funktionieren. Hauptproblem seh' ich aber darin, dass wenn das Raster zu groß ist die Wahrscheinlichkeit drastisch ansteigt, dass Büschel stehen bleiben. Wenn due ein Raster als gemäht abhakst, ister der Roboter dann am rechten oder linken Rand vorbeigefahren? Bei einer Mäherbreite von 30cm bleibt im ungünstigsten Fall (am rechten Kästchen maximal rechts gefahren, am linken maximal links) ein Streifen von 10cm Stehen. Entprechend solltest Du in Betracht ziehen das Rasten nicht größer als die halbe Breite des Mähers zu verwenden.
Das gilt natürlich nur, wenn der Mäher genau so fährt, wie geplant (und zwar auf's Grad genau). Und das denk' ich bekommst Du mit der Orientierung an ''gelegentlichen'' Fixpunkten kaum - oder nur schwer - hin. Ist natürlich auch von der Fläche abhänging, bei Deinen 10x10m ist eine Abweichung auf einer Bahn mit Abstand nicht so dramatisch, wie bei mir bei ~70m. Und allein schon meine Wühlmaushügel (es aus Gründen des USchG bin ich mir sicher, dass es keine Maulwürfe sind ) werden ein geradeausfahren nicht gerade unterstützen.
Genauso sehe ich ein Problem, wie man ein dichtes Grasbüschel (vergessene Stelle, oder geschossen) von einem Bäumchen oder liegengelassenen Spielzeug mittels US unterscheiden kann? Da denke ich ist ''Gegenfahren'' wohl sicherer - gibt es nach ist es Gras (oder nicht so teuer gewesen) und wenn nicht, dann wohl doch ein wirkliches Hindernis.

Mit der Drehzahl hab' ich wohl etwas viel über den Daumen gepeilt. Für erste Tests hab' ich erstmal einen ~80W Motor mit 18'000 UPM bestellt. Mir war so, dass Sensen so schnell drehen. Zudem wusst ich noch nicht, ob ich mit Balken, Messern oder Stahldraht/Schnur mähe.
Aber gut, so weiß ich schonmal, dass ich ihn etwas drossele . Ganz am Anfang hatt' ich noch den Gedanken einen Modellbaupropeller zu verwenden. Die sind auch recht scharf und der entstehende Luftstrom würde das Mulchen unterstützen. Aber der ist definitiv zu laut gewesen - auch wenn der Robo durch den Sog vielleicht sogar die Hauswände hochfahren könnte :-P.

Grüße,
Richard.

[WL]

, aber das ist nicht so dramatisch, da hohe Frequenzen aufgrund der geringen Luftmasse generell energiesparender sind.

Das meine ich anders gelesen zu haben:
Je höher die Frequenz umso geringer die Reichweite !?

Laserscanner? Arbeitest Du auch mit ARM9 oder wie schaffst das mit 'nem µC?

Das (Teil-) Projekt ist hier dokumentiert :https://www.roboternetz.de/community...sitionsscanner

Weiterhin viel Spaß und Erfolg bei Deinem Projekt !

[Achromat]

Hallo,

das beste wird sein, du machst am Rasenmäher eine Leistungsstarke Infrarot LED dran, auf dem Hausdach montierst Du eine Webcam, mit
zugezogener Blende und wenn möglich kurzer Belichtungszeit, sie wird die IR Strahlung noch vor dem Tageslicht erkennen, so hättest du dann die
Position deines Mähers in Bildkoordinaten, dann noch den Betrachtungswinkel gut rechnen und los geht's

[damfino]

ChristianH hat hier schon eine Positionserkennung mit Webcam vorgestellt, aber abgesehen davon dass ich mindestens 4 Webcams für >75% Abdeckung brauche, ich scheitere schon lange vorher am VB.net. Habs installiert und erste Tutorials durchgemacht, aber Null Durchblick wie man damit programmiert.

Momentan muss das Fahrwerk umgebaut werden, die Getriebe sind nach 3 Saisonen und ca 220 Betriebsstunden verschlissen, neue stärkere Getriebe und Motoren sind gerade angekommen.

Bis jetzt musste diese Saison der Benzinmäher nicht verwendet werden, nur mit dem Trimmer musste der Rand 2x sauber gemacht werden
LG!

[huberschorsch]

Hallo,
ich hab mir jetzt nicht den ganzen Thread aus Zeitgründen gegeben und weiss jetzt nicht ob schon einer diese Idee brauchte, aber Ihr redet immer von Positionsbestimmung etc., das ist ja doch einiges an Arbeit wenns genau sein soll, hat es denn schon mal wer mit einer "Rasenerkennung" alla OpenCV probiert?
Wie Rasen, Tulpen etc. aussehen könnte man mittels dieser Bibliothek ja ziemlich flott anlernen. Wenn mans etwas aufbohrt könnte es sogar möglich sein gemähten von nicht gemähtem Rasen zu unterscheiden.
Das sollte doch auf einem moderaten Controller (BeagleBoard? Raspberry?) implementierbar sein. Lernfähig wäre das ganze System auch.

Gruß