Rasenmäher mit Navigation => neu mit A* Wegfindung!

Hallo zusammen!

Da ich seit kurzem in den Genuß komme Rasen mähen zu müssen, und ein Automower derzeit unerrreichbar teuer ist, habe ich mich auf die Suche nach Alternativen gemacht und bin hier schon mal mit guten Beiträgen über Eigenbauten fündig geworden.
Mich stört aber ,idass alle mehr oder weniger ohne Navigation unterwegs sind, dh nach dem Chaosprinzip das Grundstück abfahren.
Daher meine Überlegung eine Navigation mit einer Karte einzuplanen, entweder mit fixem Grundstückplan und/oder selbstlernend, beides dürfte nicht so schwer sein.

Aber hat das hier schon einmal jemand umgesetzt?

Und eine andere Frage? Kann man so eine Karte in den üblichen Kontrollern umsetzen? Der Speicherbedarf liegt bei mindestens 16kB, und die Karte wird immer wieder beschrieben, macht dass der Flash Speicher lange mit?
Ansonsten spiele ich mit dem Gedanken ein antikes Notebook zu besorgen, 386er ohne Display genügt, und dort die Navigation zu erledigen. Nur, je weniger Geräte, desto besser wird ein System.

Vorschläge und Ideen sind jederzeit willkommen, habe vor dieses Projekt ab Dezember umzusetzen um im Frühjahr startklar zu sein.

LG Werner

Ich dachte erstmal, als ich den Betreff gelesen habe, du hättest ein fertiges System und hab mich schon gefreut, dass ich mich damit dann nicht mehr soo intensiv beschäftigen muss.
Da das aber für mich auch nur Vorbereitung ist, werde ich mal versuchen, nen bisschen dazu zu schrieben.

Ein fertiger Roboter ist für dich wohl nicht bezahlbar. Aber dir sollte klar sein, dass der Bau eines eigenen Roboters sehr teuer ist. Je nachdem, wenn du nur neue Materialien verwendest und noch Wert auf Design legst, landest du bestimmt mit Lehrgeld bei etwa 500€. Hinzukommen noch viele Stunden Programmierarbeit.

Auch solltest du nicht davon ausgehen, dass das erstellen einer Karte oder eines selbst lernenden Systems einfach ist und mal in nen paar Monaten geschrieben ist.
Machbar ist es, aber du musst dich dafür mit verschiedenen Problemen auseinandersetzten.

Ich will mal ein paar Schwierigkeiten bei deinen beiden verschiedenen Systemen nennen.

Karte:
-Was machst du, wenn ein Rad durchdreht?
-Was machst du, wenn du einen Stein im Garten hast, darüber fährst und nicht mehr die ursprüngliche Bahn hast. Wie findest du heraus, dass du die Bahn verlassen hast und wie findest du die Bahn wieder?
-Wie reagiert du auf nicht eingezeichnete Gegenstände?
-Was machst du bei z.B. Tulpen in deiner Bahn, die nicht weggemäht werden sollen? Wie erkennst du die?
-Arbeitest du mit einem Raster oder mit Vektoren?
-Wie viel Speicher brauchst du? (16kb werden da nicht reichen)
-Was brauchst du an Rechenleistung? Reicht ein µC oder brauchst du einen Laptop? (sollte Energiesparend sein)

Selbstlernendes System:
-Wie unterscheidest du einen Baum von höherem Gras? Mit einem komplexen Kamera System?
-Wie bringst du dem Roboter bei, dass es im Frühjahr nicht deine Tulpen wegmähen soll, sondern sie umfährt?
-Ist das mit einem µC realisierbar?
-Wie viel Speicher brauchst du für die ganzen Infos, die du sammeln wirst? (aus hier werden 16kb nicht reichen)

Allgemein:
-Was für Programmierkenntnisse hast du?
-Was für Hardwarekenntnisse, inklusiv Sensorik hast du?
-Was für ein Budget steht dir zur Verfügung?
-Wie viel Zeit hast du am Tag, wenn du das in, sagen wir mal vier Monaten, machen willst?


Soweit mal die Fragen, die mir schon so durch den Kopf gegangen sind.
Bisher habe ich mich noch nicht entschieden, was ich nehme, da alles so viele Vorteile, aber auch soo viele Nachteile hat.
Mich würde mal interessieren, was du bei meinen Fragen antworten würdest und dann kann ich auch mal schrieben, was für KI Vorstellungen ich mir für meinen Roboter gemacht habe. Auch wenn ich erstmal das Projekt IMADEIT-V3 beenden will, ich mache mir darüber in der letzten Zeit recht viele Gedanken und mich interessiert was brennend, was andere auf meine Fragen antworten würden.

Ich hoffe, ich konnte dir mit meinen Fragen helfen und ich hoffe auch, dass du an ihnen nicht verzweifeln willst.
Mir gefällt die Idee sehr gut, nur weiß ich im Moment ehrlich gesagt nicht, wie ich das umsetzten soll. Ich bin sehr gespannt, wie du vorgehen willst!

Viele Grüße,
jon

Hallo,

das größte Problem bei der Navigation dürfte die genaue Ortsbestimmung sein. Immehin musst da deinen Rasenmäher auf einige cm genau lokalisieren. GPS ist zu ungenau. DGPS ist sehr aufwendig und von der Umgebung (wegen Abschattung der Satelliten, Reflexion, Mehrfachausbreitung der Signale) abhängig und ist auch, soweit ich es im Forum verfolgt habe, noch nicht umgesetzt worden. Ultraschall zur Positionsbestimmung ist insb. im Freien ungenau. IR-Baken: sicherlich auch eine Herausforderung, wenn man hohe Genauigkeit erreichen will.

Wie denkst Du Dir denn die Postitionsbestimmung deines Roboters ?


Viel Erfolg und viele Grüsse,

Christian

Danke für die schnellen Antworten!

-> Jon:
Leider habe ich nur einen fertigen Rasen, aber keinen fertigen automatischen Mäher ;-) Um die 500 habe ich schon vor zu investieren, ist immer noch bedeutend weniger als ein fertiges Gerät.

Aber zuerst zur Karte: Gedacht ist eine Rasterkarte, ca alle 25cm ein Feld, ist einfach umzusetzen. In jedes Feld kommt eine Kennzahl, zB 0=noch nicht angefahren, 1= gemäht, 9= fixes Hindernis (Haus, Zaun). 2-8 wird für variable Hindernisse verwendet, hier kann die Umgebung gelernt werden.
Ich habe das schon vor langer Zeit in einfacherer Form für die Wegfindung in einem Raster in Scilab programmiert, und das Ergebnis war ein Mini-Programm. Es hat nicht immer den kürzesten Weg um Hindernisse gefunden, aber immerhin einen Weg.
Viel mehr als Odometrie wird für die Positionierung nicht umsetzbar sein, eventuell an allen Rädern um mit Mittelwertbildung genauer zu werden oder um durchdrehende Räder zu erkennen, vielleicht noch um einen Kompass ergänzt.
Die Position könnte man an den fixen Hindernissen korrigieren.

Andere Hindernisse im Garten sind derzeit eher massiv, da genügt ein Kollisionsschalter, und Blumen in die freie Wiese zu setzen geschieht dann auf eigenes Risiko :-)

Das Hauptziel soll sein dass man halbwegs planmäßig das Grundstück abfährt und damit effizient arbeitet. Wenn er jetzt ein paar Mal aus der Bahn geworfen wird, wird das in der nächsten Runde sicher anders verlaufen und es wird trotz allem schneller sein als mit Fahren nach Zufallsprinzip. Soweit die Theorie...

Meine Hardwarekenntnisse sind beschränkt, ich kann keine eigenen Schaltungen entwerfen. Programmieren kann ich einfachere Sachen in C.

-> Christian: deinen Beitrag habe ich genau gelesen, und ist auch Vorbildgebend. Nur bin ich mir mit der Induktionsschleife nicht sicher ob ich damit nicht EMV Störungen in der Nachbarschaft verursache. Da Stadtgebiet und Polizei und Krankenhaus in der Nähe sind werden solche Störungen im Funkverkehr sicher sofort bemerkt.
GPS ist trotz allem eine Option, damit könnte man zumindest bestimmen in welchen Bereich man schon in letzter Zeit war, und in welchem nicht.

LG Werner

Wie groß soll den der Roboter werden? Je nachdem sollte man nämlich die Rastergröße wählen und könnte dann grob durchrechnen, was für einen speicher du brauchst.
Du musst nämlich bedenken, dass du pro Kästchen dann ein Byte brauchst. Das summiert sich dann bei einem entsprechenden Rasen doch...

Je nachdem, was für Motoren du hast, macht es sinn, einen Sensor so zu positionieren, dass der die Anker vom Motor zählen kann, die am Sensor vorbei gekommen sind. So kann man bei einer recht hohen Übersetzung mm genaue Ergebnisse erhalten. Wenn man einen Sensor am Rad befestigt, wäre das deutlich ungenauer und es wäre schwieriger durchdrehende Räder zu erkennen.
Was für einen Antrieb willst du wählen? Allradantrieb? Es sollten nämlich an alle Räder Sensoren, die durch einen Motor angetrieben werden. Wenn ein Rad durchdreht wäre nämlich alles an Messergebnissen für die Katz.

Ein Kompass solltest du auf jeden Fall montieren, musst aber darauf achten, dass er einen ordentlichen Abstand zu den Motoren hat und auch nochmal zusätzlich abgeschirmt ist. Sonst sind die Messergebnisse nicht zu gebrauchen.

Das GPS Irgendwie sinn macht bezweifle ich, da die Abweichungen doch mal bei 2m liegen, was bei einem Roboter verdammt viel ist.
Das wäre aber auch davon Abhängig, wie groß die Rasenfläche ist. Wenn das ein Acker ist, so wären 2m für's Grobe ok, wenn's ein 10m² Garten ist, kannst du GPS vergessen.

Was du noch machen solltest, wäre eine IR Bake, damit der Roboter, wenn er seine Position völlig verloren hat, einen fest definierten Punkt suchen und finden kann. Dann könnte er sich wieder neu orientieren und ohne jegliches Eingreifen weiter machen.

Wie das mit Induktionen bei Polizei etc. in der Nähe ist weiß ich nicht. Da müsste sich mal jemand melden, der damit Erfahrungen hat oder etwas drüber weiß.

Bei deinen eingeschränkten Hardwarekenntnissen kann man bestimmt hier im Forum helfen. Erst sollte mal aber entschieden werden, ob du einen Laptop einbaust oder einen µC.
Ich wäre ja der Meinung, dass das mit nem µC und einer entsprechenden Speicher-Erweiterung machbar ist. Mit einem Laptop wäre es zwar machbar, aber den würde ich als oversized bezeichnen.
Was sagen andere dazu?

Viele Grüße,
jon

P.S.: Ich finde das suuper interessant, da das auch auf mich zukommen wird, bzw. gerade Thema ist! Nur, dass IMADEIT-V3 erstmal mit gepflasterten Wegen zu kämpfen haben wird.

Hallo Jon,

Der Roboter soll einen Mähdurchmesser von 25cm haben, ich will Rasierklingen auf einem Blech befestigen. Die sind sehr scharf, leicht mit Schrauben zu fixieren, und zerbrechen nicht wenn sie an festes Material anstoßen. Die Gesamtgröße wird dann eine Länge von ca 60cm und Breite von ca 35-40cm ergeben. Den Antrieb vom Mähwerk soll ein 540er mit Übersetzung übernehmen, ergibt dann viel Kraft mit ca 2500u/min das einen leisen Betrieb bringen soll.
Für den Radantrieb sind 2 RB35 1:200 vorgesehen, mit Zahnriemenantrieb auf die Räder (D=200mm), hier kann noch eine kleine Übersetzungsstufe eingebaut werden. Vorne kommt ein freilaufendes Rad.

Der Garten ist 40x25m, das Haus steht in der Mitte. Wenn der Roboter die Orientierung verliert kann man den dann zB nach Norden schicken, und dann nach Westen, und somit hat er einen Fixpunkt im Garten und auf der Karte erreicht.

Wie gesagt, das Hauptziel soll sein einen geordneten Weg zu finden um effizient den Rasen zu mähen. Wenn jetzt zwischendrinnen der richtige Weg verlassen wird schätze ich das als nicht so tragisch ein. Denn im Vergleich zu den anderen Rasenmähern fährt er dann immer noch viel geordneter seine Bahnen und man vermeidet das manche Stellen oft und andere fast nie angefahren werden.
Und das Prinzip der Karte ist einfach, das Hauptproblem ist der Speicherbedarf und wie oft der Speicher beschrieben werden darf.
Man kann mit der Karte befehlen von Punkt A nach B zu fahren, man kann Stellen anfahren wo man die Position neu kalibrieren kann, und Stellen suchen wo man noch nicht war.

Ich dachte mir das schon mehrere vor dem selben Problem standen, mit jedem Staubsaugerroboter macht man sich Gedanken über die Ortung, und du mit deinem Projekt willst sicher auch nur am Weg den Schnee wegschieben, und nicht im Garten.

LG Werner

hallo,
wegbestimmung über odometrie im gelände kannst glaub ich mal voll vergessen. und da liegt eben der knackpunkt, genau zu wissen wo man ist. und bei deinem fahren nach plan hast du das problem, wenn du doch mal daneben ligst, dass dann der rasen dort eben stehen bleibt.
und dann hast du ja noch das problem, dass du eine gescheite startegie brauchst, wie verfahren wird, wenn ein hinderniss vorm roboter aber nicht in der karte ist. dann musst du ja ne neue bahnplanung machen. und diese muss so sein, dass dabei weiterhin der ganze rasen gemäht wird.
aber du knnst es gerne bauen, wenn es funktioniert mach ich das auch gleich.
mfg jeffrey

Ich gehe davon aus das eine schlechte Ortung immer noch viel besser ist als gar keine Ortung zu haben und darauf zu hoffen dass nach dem Zufallsprinzip irgendwann alles abgefahren wird.
Die Bahnplanung von A nach B hatte ich schon mal programmiert, waren 4 if-Befehle. Für die Umfahrung von Hindernissen kamen noch mal 8 Zeilen dazu. Eine Rasterkarte kann man leicht um neue Hindernisse erweitern, einen Lern- und auch Vergessenmodus einführen, das ist ja der interessante Punkt.

Zitat:

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Zitat von damfino

Und das Prinzip der Karte ist einfach, das Hauptproblem ist der Speicherbedarf und wie oft der Speicher beschrieben werden darf.

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Der EEPROM vom ATMega maximal 10.000 Mal. Wobei die Werte mal höher, mal aber auch niedriger sein können.
Rechne mal durch, was für nen speicher du bräuchtest. das wird nie und nimmer in nen ATMega passen. Da brauchst du was externes.

Zitat:

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Zitat von damfino

Ich dachte mir das schon mehrere vor dem selben Problem standen, mit jedem Staubsaugerroboter macht man sich Gedanken über die Ortung, und du mit deinem Projekt willst sicher auch nur am Weg den Schnee wegschieben, und nicht im Garten.

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Das Problem haben viele, wagen sich aber entweder nicht daran, versuchen es und geben irgendwann auf oder basteln alleine daran und rücken keine oder nur sehr wenige Infos heraus. Die große Minderheit beschäftigt sich damit lautstark, also so, dass andere es mitkriegen.

Viele Grüße,
jon

Hallo alle zusammen,

ein Rasenmähsystem wäre auch für meinen Bot in der endgültigen Ausbaustufe mal geplant, eher aber ein universelles Gerät, welches verschiedene Aufgaben im Haushalt erledigen kann.

Ich will aber keinen Bot mit Rädern nehmen, sondern meinen Hexa, welcher gerade im Aufbau ist, auf diese Aufgaben "trainieren". Das Ganze ist eh als Langzeitprojekt gedacht, sodass es mit dem Fertigstellungstermin nicht so genau ist.

Ich denke mir, dass ein Roboter mit Beinen mehr Bodenhaftung bzw. Flexibilität im Gelände hat, als einer mit Rädern (ist ja genau das gleiche in der Natur: ich hab noch kein Säugetier mit Rädern gesehen ;-)).

Auch ich wollte ein System zur Orientierung verwenden, welches auf einer Rasterkarte aufbaut.


Um auf die Fragen von Jon zurückzukommen:

Zitat:

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-Was machst du, wenn ein Rad durchdreht?

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Hab ich nicht, ist also schon mal hinfällig ;-)

Zitat:

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-Was machst du, wenn du einen Stein im Garten hast, darüber fährst und nicht mehr die ursprüngliche Bahn hast. Wie findest du heraus, dass du die Bahn verlassen hast und wie findest du die Bahn wieder?

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hmm, ich hätte mir gedacht, da ich sowieso einen IR und einen US-Sensor - vertikal sowie horizontal schwenkbar - am Bot haben will, kann der doch während des "Mähens" den Boden nach Hindernissen abtasten und dann das jeweilige Bein woanders hinsetzen, und eben nicht aufm Stein drauf.

Zitat:

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-Wie reagiert du auf nicht eingezeichnete Gegenstände?

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erst mal schauen, ob es sich bewegt (Haustiere etc.), wenn nicht, einfach die Karte aktualisieren.

Zitat:

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-Was machst du bei z.B. Tulpen in deiner Bahn, die nicht weggemäht werden sollen? Wie erkennst du die?

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Ich hätte daran gedacht, am Anfang einen "Einlernprozess" zu starten, in dem der Besitzer des Bots gemeinsam mit ihm die Grenzen des Gartens "abgeht", um ihm später (vllt. per PC-Interface) jene Bereiche vorzugeben, die er wann nicht mähen darf.

Zitat:

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-Arbeitest du mit einem Raster oder mit Vektoren?

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vorläufig wäre Raster gedacht, da wir in der Schule die Vektoren wohl erst kommendes Schuljahr durchnehmen werden.

Zitat:

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-Wie viel Speicher brauchst du? (16kb werden da nicht reichen)

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ist wohl abhängig von der Größe des Gartens. Ich wollte aber sowieso eine SD-Karte am Bot haben, auf der er z.B.: dann die Karte sichern kann.

Zitat:

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-Was brauchst du an Rechenleistung? Reicht ein µC oder brauchst du einen Laptop? (sollte Energiesparend sein)

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ich teile bei meinem Bot die Aufgaben auf verschiedene µCs auf, wenn die Leistung trotzdem nicht reichen sollte, kann man ja ausbauen.

Zitat:

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-Wie unterscheidest du einen Baum von höherem Gras? Mit einem komplexen Kamera System?

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ich glaube, wenn das Gras erst so hoch ist, muss man eh mit ner Sense ran ;-)

Zitat:

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-Wie bringst du dem Roboter bei, dass es im Frühjahr nicht deine Tulpen wegmähen soll, sondern sie umfährt?

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s. o.

Zitat:

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-Was für Hardwarekenntnisse, inklusiv Sensorik hast du?

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ich wollte eine US sowie eine IR-Sensor verwenden (schwenkbar). Zusätzlich noch einen Kompass zur gröberen Orientierung.

Zitat:

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-Was für ein Budget steht dir zur Verfügung?

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Bis jetzt stecken schon über 600€ in diesem Projekt, ich werd aber noch vom Elternverein meiner Schule mit 500€ gefördert.

Zitat:

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-Wie viel Zeit hast du am Tag, wenn du das in, sagen wir mal vier Monaten, machen willst?

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also, in 4 Monaten wäre das für mich absolut undurchführbar, ich würde schon ein oder zwei Jahre einplanen.


Nochmal zur Navigation: man könnte es doch so lösen, den Bot einfach mal gerade aus auf ein Hindernis zu laufen zu lassen, und dabei ständig den Abstand zu messen. So könnte man doch die Karte justieren, bezüglich der Abstände.

Außerdem hat die Fortbewegung mit Beinen den Vorteil, dass man die IK sicher so erweitern kann, dass sie den zurückgelegten Weg eines Beines berechnet.

Das war mal mein Senf zur ganzen Geschichte.

Viele Grüße
ikarus_177


... ich glaube, das war der längste Post meines Lebens ...

hallo,

Zitat:

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Zitat von damfino

Ich gehe davon aus das eine schlechte Ortung immer noch viel besser ist als gar keine Ortung zu haben und darauf zu hoffen dass nach dem Zufallsprinzip irgendwann alles abgefahren wird.

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nicht unbedingt. weil wenn man denkt man ist an einer anderen stelle, als man wirklich ist, wird dort der rasen als gemäht markiert, obwohl dort nie gemäht wurde. sprich dein mäher fährt seinen weg ab, und hat laut seiner messung alles gemäht, macht also feierabend. in wirklichkeit steht aber noch der halbe rasen, weil der bot die genaze zeit von falschen postitionen ausgegangen ist. dann ist das ergebnis nicht wirklich berauschend. dann doch lieber einen mäher, der von haus aus darauf ausgelegt ist planlos zu mähen. dieser mäht die ganze zeit, und wird somit irgendwann den ganzen rasen gemäht haben. der bot weiß das aber nicht und mäht weiter. im gegensatz dazu deiner mit schlechter navigation. der theoretisch "weiß" dass er den ganzen rasen gemäht hat. aber in wirklichkeit eben nicht.
also entweder du hast nen gemähten rasen und einen dummen bot, der einfach trotzdem weiter arbeitet. oder aber einen halb gemähten rasen, aber einen schlauen bot, der das ganze nach plan und energieparend, zeitsparend, ... abgearbeitet hat.
was ist vom mähergebnis her nun besser?
also ich will damit nicht sagen, dass die idee blöd ist, aber deine vorstellung das mal ruckzuck umzuseten halte ich für etwas leichtsinnig.
mfg jeffrey

weiteres Problem, wenn du die planmäßige Spur verlierst:
Wenn du zu einem Baum oder ähnlichem kommst, was eigentlich wo anders eingetragen ist und du änderst die Karte, verlierst du deine Position vollständig und kannst noch nicht mal damit beginnen, an einem klar definierten Punkt zu starten. dann musst du erstmal die Karte vollständig neu machen...

jon

Ob Räder oder Hexa ist egal, Ziel ist es eine vernünftige Navigation durchzuführen, und als Ergebnis muss der Bot nur von einem Feld zum anderen Feld fahren können.
Ein Raster hat den Vorteil der vereinfachten Programmierung, mit ein paar Schleifen kann ich das ganze Feld auf Hindernisse, leere Felder, etc untersuchen. Die Navigation im Feld basiert wieder auf Vektoren, wenn man es genau nimmt.
Wenn ich den Code von meinem Test-Raster noch finde werde ich ihn posten.

Bei dem Speicherbedarf habe ich schon gefürchtest das ein Atmega nicht ausreicht, das heisst ein altes Notebook besorgen, alles unnötige entfernen, und über RS232 verbinden. Zumindest kann man ein so altes nehmen das man einfach unter Dos laufen lassen kann, die brauchen keinen Lüfter und wenig Strom.

Hat schon jemand Erfahrung wie groß die Abweichung der Postion bei Odometrie ist? Denn man kann sicher mehrere Stellen im Garten finden wo man die Position neu kalibrieren kann, mir fallen schon mal 6 Stellen ein wo ich mit 5m Abweichung immer noch eine Ecke zur Kalibrierung finde. Damit wird es kaum vorkommen dass das halbe Grundstück ungemäht bleibt. Und sonst kann man auf die gleiche Statistik wie beim dummen Bot hoffen, dh dass beim nächsten Durchgang der Rest gemäht wird.

Man sollte hier ein bisschen was neues wagen, weg von High Tech Lösungen mit Funkbaken, DGPS und ähnlichem das man als privater nicht umsetzen kann.
Oft sind Lösungen so einfach das man gar nicht daran denkt.

LG Werner

HI,

man könnte doch auch vieleicht 2 Compasse an dem heck und vorne drann bauen. wenn sie genau genug sind könnte man doch in jedem feld die Himmelsrichtung bestimmen so dass er genau weis in welchem feld er ist oder??

ist nur eine idee ausprobirt habe ich das nicht

Gruß dominik

Ich wüsste jetzt nicht was 2 Kompasse bringen sollen...

Die Karte darf natürlich nicht an jedem Hinderniss neu ausgerichtet werden, sondern nur an Punkten die sich sicher nicht verändern, zB die 4 Ecken des Grundstückes. Andere Hindernisse werden nur temporär in die Karte eingetragen.

Ein einfacherer Ansatz etwas planmäßiger das Grundstück abzufahren wäre, ein ganz grobes Raster (5x5m) anzuwenden und nur zu protokollieren in welchem Feld man wie lange war. Dann lässt man den Bot nach Lust und Laune fahren, kontrolliert in größeren Abständen wo er noch nicht oder nur selten war, schickt ihn dann dorthin, und lässt ihn ab dieser Position wieder nach Lust und Laune weiterfahren. Das sollte auch schon mal einiges effizienter als das reine Zufallsprinzip sein, und braucht auch kaum Speicher. Hier kann man auch GPS verwenden, eine Ungenauigkeit von ein paar Metern ist für eine statistische Auswertung nebensächlich und ohne Bedeutung.

Aber das wäre für mich nur eine halbe Lösung gegenüber eines geordneten Abfahrens des Grundstückes.

LG Werner

Hi zusammen,

letztes Jahr habe ich mich auch mal mit nem Rasenroboter beschäftigt.
Allerdings stockte das Projekt dann aus Zeitmangel.

Zur Navigation hätte ich vielleicht eine Idee, wobei ich gleich sagen muss, dass die weder komplett durchdacht noch dass nach bereits vorhandenen Lösungen/Technologien gesucht wurde.

Vielleicht könnte es aber ein Denkansatz sein!
Die Idee leite ich von einem Touchscreen ab. Es gibt Touchscreens, die nach einem akustischen Prinzip arbeiten (GAW / SAW).
Hierbei wird der Bildschirm mit Schallwellen "überzogen". Berührt der Finger die Oberfläche werden diese Wellen verändert und der Controller kann daraus die Position ermitteln.

Könnte man sowas nicht auch für den Garten einsetzen?
Um die Gartenfläche werden akustische Sender und Empfänger plaziert, die die Rasenfläche mit einer "Schalldecke" überziehen, und zwar von mehreren Seiten.

Ein Rechner ermittelt so das Gebiet und statische (größere) Hindernisse wie Bäume können erkannt und rausgerechnet werden.

Ähnlich wie bei Radar wird der fahrende Mäher erkannt und es kann ihm seine Position zugefunkt werden bzw. gleich ein Fahrauftrag.
Der Robomäher braucht natürlich noch eine eigene Welt, in der er fährt. Seine grobe Positionierung erhält er aber von außen.

Wie erwähnt habe ich mir noch keine Gedanken über alle Probleme gemacht, ich möchte mit der Idee nur eine Diskussion anstossen, die die Vor- und Nachteile aufzeigt.


Viele Grüße
René

Wahrscheinlich wird ein akustisches Prinzip wieder bei Ultraschallbaken enden... Die Schalldecke wird im Garten zuviele Fehler produzieren, wenn die Vögel einfallen sieht er dann auf einmal 20 Bots durch die Gegend rennen ;-)

Baken sind halt aufwendig, man braucht viele, man muss sie mit Strom versorgen, etc. IR geht nicht weit genug, US auch, Laser sind zu gefährlich (Siehe Anleitungen von Laserpointern), und ich habe hier viele Beiträge gefunden wo über Baken diskutiert wird, aber noch nichts über einsetzbare Versionen.

Man sollte sich über die notwendige Genauigkeit Gedanken machen, ich lese hier immer wieder "..will auf cm genau navigieren".
Gegenfrage: genügt nicht auch auf 10cm genau? Oder noch größer?
Wenn man das beantwortet hat, kann man ein Navigationsverfahren suchen das so einfach wie möglich ung so genau wie notwendig ist.

Wer fährt mit seinem Benzinmäher schon ernsthaft auf 1cm genau herum....

LG Werner

hallo,
die genauigkeit ist immer von der bahnplanungabhängig. wenn bei 60cm schnittbreite die nächste geplante bahn in 30cm entfernung ist, dann reichen 10 cm geneauigkeit, wenn aber der bahnabstand 59 cm ist, dann hast du wenn du pech hast dazwischen noch einen streifen stehen, wenn du nur 10 cm genau messen kannst.
man könnte mehrere drähte verlegen, und dann wie bei induktionsschleifen schauen, wo sich der bot innerhalb des gitters befindet. aber ich weiß nicht wie genau man das messen. aber dann könnte man auch gleich einen drahht verlegen, dem der bot nachfährt.
mfg jeffrey

Ok, also gibt es anscheinend 3 Möglichkeiten:
einen dummen Bot,
einen halbdummen Bot den man nachhilft wo er schon ungefähr war und wo nicht,
und einen intelligenten Bot mit genauer Karte und Navigation mittels Baken.

Wobei man wahrscheinlich gleich eine Arbeitsgruppe für universelle Baken starten kann, ich kann die Hardware nicht zusammen stellen, ich kann nur die mathematische Berechnung der Position erarbeiten.

Im Anhang habe ich den Code meiner Wegfindung in einer Rasterkarte, ist in Scilab programmiert, aber halbwegs verständlich. Es gilt von einem Startpunkt (unten) aus einen Zielpunkt (oben zu erreichen, dazwischen ist ein Hufeisenförmige Hinderniss in das er zuerst hineinfährt, aber dann den Weg zurück heraus und um das Hindernis zum Zielpunkt findet.
Es sind 4 Richtungen umgesetzt (rwf 1-4), entspricht daher nur 90° Kurven, kann man sicher leicht erweitern das man auch in 45° abbiegen kann.

Ich habe das vor ca 1 1/2 Jahren programmiert und schon wieder vergessen.
Aber dieses simple Programm schafft eine verlässliche Bahnplanung, es errechnet nicht den kürzesten Weg, aber es kommt am Ziel an.

LG Werner

hallo,
die bahnplanung stellt kein zu großes problem dar, weil man nicht irgendwie zeit oder wegoptimal fahren muss, sondern nur alles abfahren.
das problem dabeoi ist die positionsbestimmung und dann daraus die bahnregelung.
beim rasterfeld würden sich auch 6-ecke anbieten. dann hat man immer gleiche strecken, falls mal irgendwelche optimierungen gemacht werden sollen.
mfg jeffrey

ok, und welche Positionsbestiimung schlägst du vor?
Das ist ja einer der Hauptgründe für diesen Thread.

Idealerweise soll ein Bot autonom sein, dh ohne Daten zu einem PC zu übertragen der dann wie auch immer die Position errechnet.
Funktionierende Baken kenne ich nicht, auch bin ich wenig begeistert mehrere davon im Garten aufzustellen, zu vermessen, Stromleitungen hinlegen, und dann sollte man auch die Kosten nicht vergessen.

4 oder 6 eck ist mir egal, 4eck ist leichter als Raster umsetzbar, und wenn man Diagonal von einem 4-eck zum anderen fährt ist die Länge gleich Rasterlänge x (2^0,5), da kommt bei Diagonalfahrten einfach dieser Faktor dazu und fertig.

LG Werner

hallo alle zusammen,

also ich finde die idee mit dem erstmal neu an einer grundstückskante ein-norden und dann in eine ecke gehen um neu zu starten in ordnung, allerdings sollte er den weg dann quasi anderrum gehen um nicht nochmal alles was schon gemäht ist noch einmal abmähen zu wollen... Vielleicht könnte man ihm sich merken lassen in welcher rasterkoordinate er den weg verloren hat? ...um ihn dort chaotisch des ganze rasterfeld abfahren zu lassen, deshalb sollte das raster also auch nicht unbedingt zu groß sein, wenn man zur sicherheit die umliegenden auch noch mal abfahren würde hätte man wohl einen saubere fläche. Zu oft sollte dieser vorgang dann aber nicht ausgelöst werden. ;)
Übrigens ist ein sind sich schnell drehender laser zum beispiel wie sie in einem 360° Laserprojektor vorhanden sind nicht so sehr gefährlich ..also ich meine man kann damit nichts verbrennen, denn soweit ich weiß kommt es dabei auf die wattzahl und die einwirkdauer (z.B. auf netzhaut) an...und könnte daher als Bake durchaus dienlich sein...vielleicht je eine an den hausecken oder ecken vom garten. allerdings weiß ich dazu auch nicht wie dann die reichweite ist, wenn der laser sich in den grenzwerten des erlaubten bewegt.

mfg

An die Vögel habe ich gar nicht gedacht... geht also nur überdachter Rasen ;-)

Zur Umwelterkeennung gibt es doch diese 360° (Laser-)Scanner.
Allerdings Auswertung der Laserabtastung sehr rechenintensiv, glaube ich.
Dann kennt der Mäher auch nur sein Umfeld (Bäume, Pflanze und auch sich bewegende Objekte).
Wie er damit navigiert ist dann immer noch eine Frage.

Eine andere Idee könnte sein, die Funktionsweise von optischen Mäusen für eine Fahrkontrolle (ist der Robo so gefahren wie ich es ihm vorgegeben habe?) anzupassen. Es werden dann keine Tischplatten sondern Rasenflächen erkannt.
http://de.wikipedia.org/wiki/Optische_Maus

Gruß
René

Zur Optischen Maus haben wir doch schon einige Versuche:
https://www.roboternetz.de/phpBB2/ze...=363705#363705

Naja, wenn schon Laser, dann soll der Laser das Gras abschneiden, eine 360° Drehung, und in ein paar Sekunden wäre alles erledigt ;-)

Laserabtastung ist sicher zu rechenintensiv, ist gleichzusetzen mit Bilderkennung.
Laserbaken wären sicher genau, fraglich ist ob man einen normalen Laserpointer im freien auf 40m noch erkennen, und wie genau man dann den Einfallswinkel der einzelnen Laser auf den Bot messen kann.

LG Werner

ich würde dann eine rotierenden laser auf eine angekippte scheibe stellen, da der rasen mal angenommen nicht wirklich ganz eben sein wird, um also gewisse höhen und tiefen auszugleichen....habmal geguckt, son teil hat Laser Klasse 2, 2,2mW Leistung und nen delta von 630-670 nm....leider auch eine automatische nevillierung die es quasi selbst ausrichtet und damit immer gegen meine drehscheibe arbeiteten würde...doch könnte ich die nevillierung abschalten...würde sich ein schöne schwingende laserscheibe über meinen garten bewegen die der bot empfangen kann.

Ein Laser Klasse 2 kann schon gefährlich werden, anscheinend ist alles über 1mW und Optik gefährlich für die Augen.
Mir ist noch eine Idee zur Laserabtastung und Umwelterkennung gekommen,
und zwar in einer stark verinfachten Form: alle 45° Sensoren, zB US, und dann das erste Hinderniss in jeder Richtung auswerten, mit einer gespeicherten Karte vergleichen, und so die Position bestimmen.

Man kennt die Ausgangs, bzw letzte Position, muss also nicht jede Position auf der Karte nach Übereinstimmungen absuchen.
Der Rechenaufwand mit der fixen 45° Einteilung ist gegenüber einer 360° Abtastung sehr stark verringert, und es gibt normalerweise genug Hindernisse im Garten nach denen man sich orientieren kann (Zaunsäulen, Bäume). Lücken werden dann mit Odometrie überbrückt.
Oder für einen einfacheren Programmablauf wird man eher die Odometrie als Positionierung verwenden, und diese mit den Sensoren wann immer möglich kalibrieren.
Das sollte einfach umzusetzen sein, ich kenne die Sollposition, und versuche das Ergebnis von jeden Sensor zu dieser Position zuzuordnen, verwerfe unsinnige Ergebnisse, und berechne aus den brauchbaren Ergebnissen die Istposition.
Eigentlich eine schöne Aufgabe für neuronale Netze, aber ein paar Schleifen mit Vergleichsbedingungen werden auch den Zweck erfüllen.

LG Werner

hallo,
zur selbstlokalisation mit landmarken gibt´s hier mal nen groben überblick: http://www.ipvs.uni-stuttgart.de/abt...ertung2005.pdf
http://www.ipvs.uni-stuttgart.de/abt...alisierung.pdf
mfg jeffrey

Ja

das mit dem Laser kannst du eher nicht machen musst ja acuh an die Katzen denken und das klein Vieh

Nachdem etwas Geld in der Kassa ist, werde ich mich demnächst mit µC Hard und Software befassen, schließlich ist diese Aufgabenstellung umfangreicher als meine bishereigen µC Miniprogramme.
Ich werde mit der RN Control und Dualmotor Ansteuerung anfangen, um mal ohne Bot die Motoren zum laufen zu bekommen.
Ich wollte eigentlich 2x RB35 1:200 Motoren verwenden, aber nach dem Onlinetool zur Drehmomentberechnung wären die viel zu schwach?
Gehen die für einen Bot mit 5-7kg?
Oder liegt das Berechnungstool um den Faktor 10 daneben? (Ich hatte einen RC Wagen mit 540er Motor, 4.5kg schwer, schaffte 40% Steigung bei 8km/h, nach dem Tool wäre er gar nie losgefahren)
LG Werner

Hallo ,

hoffentlich schläft der Thread hier nicht ein , den mich interessiert das Thema
hier auch brennend.

Ich hab mir auch schon ein paar Gedanken gemacht.

Zum Thema Navigation:

Hier wäre meine Idee über den gesamten Rasen eine Art Koordinatensystem zu legen.
Der Roboter soll dann seinen Abstand zu bestimmten Punkten ( deren Positon
bekannt ist ) bestimmen.
Und dann einfach vorgegebene Koordinaten abfahren.

Mein Problem ist nun folgendes:

Wie soll der Roboter seine Position betimmen , wenn im die Abstände zu 3 bekanneten Punkten bekannt sind?
Ich als Mensch würd mir hierzu einfach die Situation aufzeichnen und dann einen Kreis um die bekannten Punkten mit den Abständen als Radien machen und dann die Position ablesen.
Aber wie ist dies für einen Prozessor möglich ?

Hallo H6C1206
Das problem hat mich auch beschäftigt.
Ich habe folgende Überlegung gemacht und zwar wollte ich folgendermaßen vorgehen.
Ich meinte das es so funktionieren würde.
Wenn du die Abstände ermittelst von P1, P2, P3, dann ist es genau das gleiche VOrgehen wie mit einem Zirkel. (sry. mein deutsch ist irgendwie nciht so wie es sein sollte :))
Hierbei bestimmst du den Abstand von P1 und P2, dies ergibt dann ein Dreieck, so kannst du eine Verbindung von P1 und P2 herstellen, darüber kannst du dann den Abstand auf der Verbindungslinie von P1 und P2 den Abstand ermitteln. mit P2 und P3 kannst du dann den anderen Punkt ermitteln :) ich hoffe du kannst mir folgen :)

So etwas meinte ich , wie kann man daraus die Position errechnen ,wenn p1,p2 und p3 bekannt sind.
(vorsicht , freihand paint bild)

ja genau so hab ich es mir auch gedacht, nur das ich halt das Dreieck in zwei kleinere Dreiecke geteilt habe :)

Also, ich bin mal ganz ehrlich ich selbst kenne das verfahren nur grob.
Nur du musst dich ein wenig mit Vektor Basics auseinandersetzen.
du hast halt nun folgende Abstäde:
|P1R|=sqrt((X1-XR)^2+(Y1-YR)^2)
|P2R|=sqrt((X2-XR)^2+(Y1-YR)^2)
|P3R|=sqrt((X3-XR)^2+(Y1-YR)^2)
Damit gehts in folgendesüber:
P1R^2=(X1-XR)^2+(Y1-YR)^2
P2R^2=(X2-XR)^2+(Y1-YR)^2 => Kreisgleichungen.
P3R^2=(X3-XR)^2+(Y1-YR)^2
Der Rest ist dann "nur" noch Gauß...
Aber gut beschrieben ist es hier (in dem Falle mit GPS aber das Prinziep ist das gleiche)
http://projekte.fh-aargau.ch/elektrotechnik/2004ss/siam-schae/GPS_Basics(GPS-X-01006).pdf
PS: ich selbst bin mir grad nicht so ganz sicher ob meine o.g. Formeln jetzt richtig sind, daher sind diese mit vorsicht zu genießen.

Die Vektorrechnung stimmt schon, nur wird man in der Praxis nie einen perfekten Schnittpunkt aller 3 Kreise erreichen, da müsste man eine Unschärfe zulassen, oder erkennen welche Signale genauer sind, und dieser in der Berechnung stärker gewichten als schlechte Signale.
Die Mathematik ist hier das kleinere Problem, die bekommt man bald hin.

Aber das geht alles nicht, solange man kein einfaches System der Positionsfindung hat. Keine Baken mit aufwändiger Elektronik und Mechanik. Ein Grundstück hat nunmal Bäume, Büsche, ein Haus, alles massive Behinderungen für Infrarot, Laser, und Ultraschall.

Mir ist bis jetzt keine bessere Lösung eingefallen, als das normale System mit Begrenzungsdraht mittels GPS zu unterstützen. Andere Lösungen (umgebungserkennung) sind möglich, brauchen aber viel mehr Rechenleistung als ein µC bietet.

Vielleicht findet sich hier eine Lösung in Form von einfachen Baken, die man billig nachbauen kann.
Oder es finden sich genug Leute damit man zusammen billige Rasenrobos in China kaufen kann (ab 500$ ohne Zoll und Transport, Qualität unbekannt)

Hallo damfino, ja du hast recht, das gleiche Problem hatte ich auch gehabt/ bzw. durchgespielt, deswegen bin ich von dieser idee schnell abgewichen :) man muss die Bakes mit sehr viel Bedacht aufstellen, und dann kommen ja wieder hindernisse hinzu, diese müssen nciht zwangsläufig statisch sein, das könnte man ggf. noch irgendwie in den Griffbekommen.
Schlimmer sind Hindernisse wie zB. Schubkarre, oder größere Hindernisse, die zB. das Signal von einem Bake blockieren, da hier kein Sichtkontakt herscht.
Daher bin ich auf GPS wieder zurück gekommen - Das problem hierbei ist:
teuer und noch teurer als gedacht und sehr viel Aufwand - die "billigen" Chips tuen es einfach nicht (Abweichungen von 8m sind realistisch).
Um genauere Positionen zu erhalten muss man dann zusätzlich das CW-Signal auswerten, was nun gelinde gesagt nicht einfach ist und die Chips die das können die kosten schon etwas und sind eig. nicht für den Hausgebrauch gedacht was schon alleine der preis sagt (>100 Euro).
Einen Chip werde ich mir demnächst Bestellen, und dann die ergebnisse hier Präsentieren - ich hoffe mal das es keine fehl investition ist :).

Gegen Baken habe ich prinzipiell nichts, aber ich müsste 8 Stück aufstellen um das Grundstück halbwegs abdecken zu können, diese müssten mindestens 20m Reichweite haben, benötigen Stromversorgung, etc. Das geht nur wenn man eine Bake erfindet die nur ca 25€ kostet.

Ansonsten hatte ich meine Ideen schon beschrieben:
1 GPS: normaler Robo mit Begrenzungsschleife, dazu ein grobes Raster ca 5x5m in dem mittels GPS festgehalten wird wie oft man in einem Quadranten war und dann den Robo gezielt in Quadranten zu schicken in denen er noch nicht war.

2 Einfache Umgebungserkennung: zB mittels Ultraschall alle 45° nach Hindernisse abfragen, diese mit einer gespeicherten Karte vergleichen und daraus die Position errechnen. Dazu benötigt man ausreichend statische Hindernisse, viel Rechenleistung, daher viel Energie und das nötige Kleingeld für die vielen Sensoren und MiniPC. Dafür erspart man sich die Begrenzungsschleife und hat eine exakte Positionierung. Eigentlich sollte hier auch eine Selbsterstellung der Karte möglich sein.

3 Ich vergesse das alles, baue einen dummen Robo der bei Hindernissen einfach irgendwie anders weiter fährt, versorge den über Solarzellen, und brauche mir damit auch keine Gedanken zu machen wie er seine Ladestation findet.

Ich sehe alle 3 Möglichkeiten für durchführbar an, wobei ich persönlich mangels Erfahrung sicher große Probleme mit der Programmierung des µC haben würde. Version 1 würde die Effizienz steigern, Version 2 wäre der Rolls Royce unter den Mähern, Version 3 wäre dagegen so schön primitiv :)

Wie wäre es mit einem dreh und schwenkbaren Aufbau auf dem Roboter , an dessen Kopf ein Laserentfernungsmesser ausm baumarkt und ne kamera
zum finden von ir-licht.
Am Rand des Gartens stehen dann so ne art Reflektorplatten , mit ner ir-led die zur Rasenfläche zeigt.

Das Verfahren liefe dann so:

Die Kamera dreht sich und sucht sozusagen die ir-leds , dann werden diese anvisiert und die Entfernung zu den ReflektorPlatten wird gemessen.
usw.

Die Reflektorplatten bräuchten aber dann unterschiedliche muster aus mehreren Leds, damit der robo auch weiß , welche Entfernung er gerade misst.

Das System hätte dann den Vorteil ,dass die Reflektoren am rand sehr billig wären, den man braucht ja nur ein paar leds und ne kleine solarzelle zur Stromversogung und irgendwas , was als reflektor dienen kann.

Zitat:

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Die Kamera dreht sich und sucht sozusagen die ir-leds , dann werden diese anvisiert und die Entfernung zu den ReflektorPlatten wird gemessen.
usw.

Die Reflektorplatten bräuchten aber dann unterschiedliche muster aus mehreren Leds, damit der robo auch weiß , welche Entfernung er gerade misst.

Das System hätte dann den Vorteil ,dass die Reflektoren am rand sehr billig wären, den man braucht ja nur ein paar leds und ne kleine solarzelle zur Stromversogung und irgendwas , was als reflektor dienen kann.

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Hmm das gleiche hatte ich mir ja schon mal gedadcht aber ich sehe da ein problem in der Geschichte, vielleicht trifft das bei dir nicht so zu. Aber wen halt Geräte im Garten stehen, so ist es so, dass wenn der Roboter sich bewegt evtl. zu 2 Bakes keinen sichtkontakt hat, und so nicht mehr weiß wo er sich grad befindet dh. man braucht daher noch eine Fehler behandlung, die dieses abdeckt.
Eine idee wäre das er einfach wirr herum fährt aber das könnte auch in einem Disaster enden zB. das er auf die Straße fährt oä. :)