michiE
11.02.2012, 21:13
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Hallo zusammen,
heute möchte ich euch mein Projekt SINA V2 und V3 vorstellen.
Bei SINA handelt es sich primär um eine Schneefräse,die sowohl ferngesteuert mit einer handelsüblichen 6-Kanal Fernsteuerung
oder komplett autonom Schnee von Gartenwegen und Hofeinfahrten entfernen kann. Inzwischen existieren 2 Verschiedene Versionen,
zum einen SINA V2, welche sich aus der ersten Version entwickelt hat, und SINA V3, die basierend auf den Erfahrungen aus V2 komplett
neu entwickelt wurde.
Einige von euch kennen vom letzten Jahr vermutlich noch den ersten Versuch, den ich auch hier im RN vorgestellt hatte.
SINA V2 ist nach über einem Jahr Bauzeit inzwischen komplett einsatzbereit.
Diese Version verfügt über 2 Vorderräder mit einem Durchmesser von 14cm, welche je von einem 20Ncm Getriebemotor angetrieben werden,
sowie ein frei drehbares Heckrad mit einem Durchmesser von 5cm.
Ihr Räumschild hat eine Breite von 48cm, und sie verfügt über 4 rotierende Fräsblätter, die sie selbst je nach Fahrgeschwindigkeit
in ihrer Drehzahl variiert. Mit einem Gesamtgewicht von ca 27,75 Kg und eim Bleigel-Akku mit einer Kapazität von 35Ah kann sie in
ungefähr 1cm tiefem Schnee ungefähr 4h ohne Unterbrechung arbeiten.
Die nötige intelligenz für den autonomen Modus liefern 2 ATMega8 und ein eingebauter Server
(Board der Intel-Essential Serie, Atom 330, 4GB Ram, 300 GB HDD), als Sensoren kommen 4 SRF10 (mit Wasserdichten Sendern / Empfängern)
, ein GP2D12, eine Vielzahl an Rückmeldekontakten und eine Logitech Webcam zum Einsatz. Hindernisse und Fixpunkte werden auch mit Hilfe der Webcam (und OpenCV) erkannt.
Zu Debugging- und Updatezwecken befindet sich auch ein WRT54-GL an Bord.
Ein Kleines Video von SINA V2 und ihren Fähigkeiten findet ihr hier:
http://michael-eisele.de.vu?page_id=22
Da V2 einige Probleme mit dem Antrieb, dem Fahrgestell (speziell dem 3. Rad) und dem hohen Gewicht hat, habe ich Mitte des Jahres 2011
begonnen die Version 3 zu entwickeln. Sie wurde komplett am Rechner entworfen und simuliert.
Die Wahl fiel diesmal auf ein Fahrgestell mit Knicklenkung und 6 Rädern, wovon 4 einzeln angetrieben sind. Hierzu wird die Vorderachse
von einem 20Ncm-Getriebemotor angetrieben, wie er schon von V2 bekannt ist, während die 4 Räder im Heckteil von je einem 1Ncm
Schrittmotor angetrieben werden. Dies ist aufgrund des geringen eigengewichts von ca 15kg mehr als ausreichend. Der Raddurchmesser beträgt wieder 14cm,
die Länge über alles liegt bei 68cm, das Räumschild ist 42cm breit.
Auf einen großen Akku habe ich diesmal verzichtet, er hat nur eine Kapazität von 2,4Ah, dafür verfügt SINA über einen selbstgebauten Generator der (bis auf einen
kleinen Teil für den 5V Pufferakku und die zugehörige Elektronik) den gesamten Heckteil einnimmt. Er besteht aus einem 2-Tackt-Motor Zenoah ZG20, welcher
über eine Zahnriemenuntersetzung mit einem Brushless-Motor von Hacker und einem Graupner Speed 900 verbunden ist. Diese Kombination liefert genug Energie für den
Antrieb unter Volllast und den Betrieb der Elektronik. Gekühlt wird das ganze von einem Impeller. Die wechselbaren Fronanbauten, im Moment die Schneefräse, werden
ebenfalls von einem 2. ZG20 angetrieben, welcher im Frontteil sitzt und ebenfalls von einem Impeller gekühlt wird, da auch hier kein Platz für ein Lüfterrad war.
SINA V3 verfügt nicht nur an der Front, sondern auch am Heck über eine Haltevorrichtung für ein Anbaugerät, so kann sie z.B. vorn mit einem Frässchild, und hinten
mit einem Räumschild ausgerüstet werden, um kleine Schneemengen auch geräuscharm beseitigen zu können.
Als Sensoren verfügt V3 ausschließlich über die Zahlreichen Rückmeldekontakte, Temperatursensoren und Potis die ihren Zustand überwachen, sowie 3 Webcams, wovon 2
nach vorn gerichtet sind und mit deren Hilfe sich ein 3D-Bild der Umgebung berechnen lässt, mit der 3., nach hinten gerichteten Webcam wird nur nach Hindernissen im
Nahbereich gesucht, um beim Rangieren nicht zu kollidieren.
Im Vergleich zu V2 vergüft v3 nicht über einen integrierten Server, sondern lediglich über 6 ATMega8, welche per I2C vernetzt sind und per XBEE-Pro-Modul mit SID
kommunizieren. SID bedeutet SINA Interface Device, ein kleines Steuergerät mit einem Display und 8 Tastern, welches die direkte Notfallfernsteuerung von SINA V3 erlaubt,
und an welchem der externe Computer angeschlossen wird, welcher SINAs Zustand überwacht und SINA anhand einer vorgegebenen Karte steuern kann. Die Webcams werden per
Wlan (MFP-Server + Wlan-Router) ebenfalls an diesen Steuerrechner angebunden.
Selbst verständlich können bei beiden SINAs die Frontanbauten (und bei V3 auch das Heckanbaugerät) unkompliziert mit wenigen Handgriffen getauscht werden. Es existieren
bisher nur die Frässchilde, jedoch sind auch Kehrmaschinen und Rasenmäher geplant.
Ein aktuelles Video mit dem Entwicklungsstand von 10.2.2012 findet ihr hier:
(Zuerst V3 kurz im Schnee, dann V2 beim beseitigen von 2-4mm Schnee auf dem Weg zum Hauseingang, und am Ende SINA V2 in 2-6 cm Schnee beim Fräsen)
http://www.youtube.com/watch?v=nnxFwCmuLF8&list=UU-tn2x7hPo06tLaq0KyyvuA&index=1&feature=plcp
Weitere Infos, Videos, Bilder vom Orginal und den 3d-Modellen, einige Schaltpläne und Frästeile von V3 findet ihr hier (wird mit der Zeit vervollständigt):
www.sina-doku.de.vu (http://www.sina-doku.de.vu)
Allgemeine Infos zum Entwicklungsprozess von V2 und die aktuellsten Nachrichten gibts unter:
http://michael-eisele.de.vu?page_id=22
Hallo zusammen,
heute möchte ich euch mein Projekt SINA V2 und V3 vorstellen.
Bei SINA handelt es sich primär um eine Schneefräse,die sowohl ferngesteuert mit einer handelsüblichen 6-Kanal Fernsteuerung
oder komplett autonom Schnee von Gartenwegen und Hofeinfahrten entfernen kann. Inzwischen existieren 2 Verschiedene Versionen,
zum einen SINA V2, welche sich aus der ersten Version entwickelt hat, und SINA V3, die basierend auf den Erfahrungen aus V2 komplett
neu entwickelt wurde.
Einige von euch kennen vom letzten Jahr vermutlich noch den ersten Versuch, den ich auch hier im RN vorgestellt hatte.
SINA V2 ist nach über einem Jahr Bauzeit inzwischen komplett einsatzbereit.
Diese Version verfügt über 2 Vorderräder mit einem Durchmesser von 14cm, welche je von einem 20Ncm Getriebemotor angetrieben werden,
sowie ein frei drehbares Heckrad mit einem Durchmesser von 5cm.
Ihr Räumschild hat eine Breite von 48cm, und sie verfügt über 4 rotierende Fräsblätter, die sie selbst je nach Fahrgeschwindigkeit
in ihrer Drehzahl variiert. Mit einem Gesamtgewicht von ca 27,75 Kg und eim Bleigel-Akku mit einer Kapazität von 35Ah kann sie in
ungefähr 1cm tiefem Schnee ungefähr 4h ohne Unterbrechung arbeiten.
Die nötige intelligenz für den autonomen Modus liefern 2 ATMega8 und ein eingebauter Server
(Board der Intel-Essential Serie, Atom 330, 4GB Ram, 300 GB HDD), als Sensoren kommen 4 SRF10 (mit Wasserdichten Sendern / Empfängern)
, ein GP2D12, eine Vielzahl an Rückmeldekontakten und eine Logitech Webcam zum Einsatz. Hindernisse und Fixpunkte werden auch mit Hilfe der Webcam (und OpenCV) erkannt.
Zu Debugging- und Updatezwecken befindet sich auch ein WRT54-GL an Bord.
Ein Kleines Video von SINA V2 und ihren Fähigkeiten findet ihr hier:
http://michael-eisele.de.vu?page_id=22
Da V2 einige Probleme mit dem Antrieb, dem Fahrgestell (speziell dem 3. Rad) und dem hohen Gewicht hat, habe ich Mitte des Jahres 2011
begonnen die Version 3 zu entwickeln. Sie wurde komplett am Rechner entworfen und simuliert.
Die Wahl fiel diesmal auf ein Fahrgestell mit Knicklenkung und 6 Rädern, wovon 4 einzeln angetrieben sind. Hierzu wird die Vorderachse
von einem 20Ncm-Getriebemotor angetrieben, wie er schon von V2 bekannt ist, während die 4 Räder im Heckteil von je einem 1Ncm
Schrittmotor angetrieben werden. Dies ist aufgrund des geringen eigengewichts von ca 15kg mehr als ausreichend. Der Raddurchmesser beträgt wieder 14cm,
die Länge über alles liegt bei 68cm, das Räumschild ist 42cm breit.
Auf einen großen Akku habe ich diesmal verzichtet, er hat nur eine Kapazität von 2,4Ah, dafür verfügt SINA über einen selbstgebauten Generator der (bis auf einen
kleinen Teil für den 5V Pufferakku und die zugehörige Elektronik) den gesamten Heckteil einnimmt. Er besteht aus einem 2-Tackt-Motor Zenoah ZG20, welcher
über eine Zahnriemenuntersetzung mit einem Brushless-Motor von Hacker und einem Graupner Speed 900 verbunden ist. Diese Kombination liefert genug Energie für den
Antrieb unter Volllast und den Betrieb der Elektronik. Gekühlt wird das ganze von einem Impeller. Die wechselbaren Fronanbauten, im Moment die Schneefräse, werden
ebenfalls von einem 2. ZG20 angetrieben, welcher im Frontteil sitzt und ebenfalls von einem Impeller gekühlt wird, da auch hier kein Platz für ein Lüfterrad war.
SINA V3 verfügt nicht nur an der Front, sondern auch am Heck über eine Haltevorrichtung für ein Anbaugerät, so kann sie z.B. vorn mit einem Frässchild, und hinten
mit einem Räumschild ausgerüstet werden, um kleine Schneemengen auch geräuscharm beseitigen zu können.
Als Sensoren verfügt V3 ausschließlich über die Zahlreichen Rückmeldekontakte, Temperatursensoren und Potis die ihren Zustand überwachen, sowie 3 Webcams, wovon 2
nach vorn gerichtet sind und mit deren Hilfe sich ein 3D-Bild der Umgebung berechnen lässt, mit der 3., nach hinten gerichteten Webcam wird nur nach Hindernissen im
Nahbereich gesucht, um beim Rangieren nicht zu kollidieren.
Im Vergleich zu V2 vergüft v3 nicht über einen integrierten Server, sondern lediglich über 6 ATMega8, welche per I2C vernetzt sind und per XBEE-Pro-Modul mit SID
kommunizieren. SID bedeutet SINA Interface Device, ein kleines Steuergerät mit einem Display und 8 Tastern, welches die direkte Notfallfernsteuerung von SINA V3 erlaubt,
und an welchem der externe Computer angeschlossen wird, welcher SINAs Zustand überwacht und SINA anhand einer vorgegebenen Karte steuern kann. Die Webcams werden per
Wlan (MFP-Server + Wlan-Router) ebenfalls an diesen Steuerrechner angebunden.
Selbst verständlich können bei beiden SINAs die Frontanbauten (und bei V3 auch das Heckanbaugerät) unkompliziert mit wenigen Handgriffen getauscht werden. Es existieren
bisher nur die Frässchilde, jedoch sind auch Kehrmaschinen und Rasenmäher geplant.
Ein aktuelles Video mit dem Entwicklungsstand von 10.2.2012 findet ihr hier:
(Zuerst V3 kurz im Schnee, dann V2 beim beseitigen von 2-4mm Schnee auf dem Weg zum Hauseingang, und am Ende SINA V2 in 2-6 cm Schnee beim Fräsen)
http://www.youtube.com/watch?v=nnxFwCmuLF8&list=UU-tn2x7hPo06tLaq0KyyvuA&index=1&feature=plcp
Weitere Infos, Videos, Bilder vom Orginal und den 3d-Modellen, einige Schaltpläne und Frästeile von V3 findet ihr hier (wird mit der Zeit vervollständigt):
www.sina-doku.de.vu (http://www.sina-doku.de.vu)
Allgemeine Infos zum Entwicklungsprozess von V2 und die aktuellsten Nachrichten gibts unter:
http://michael-eisele.de.vu?page_id=22