SHEEPi Rasenmäher

Update:
02.10.2012
Die Endphase zieht sich doch nun etwas länger als gedacht. Hab aber mal ein Video hochgeladen mit dem aktuellen stand.
http://www.youtube.com/watch?v=KyImC...eature=mh_lolz




So, da nun mein erstes Roboter-Projekt in die heiße Endphase geht, will ich es nun endlich mal vorstellen.

Ich bau jetzt schon ca. 1 Jahr und habe so 500€ investiert.

Voraussetzungen:
-1600m² Rasenfläche
-Steigungen bis 18%
-Etwas uneben (Schnitthöhe minimal 5cm)
-Priorität liegt auf Haltbarkeit und Effizienz
-Erstes Roboterprojekt
-Keine Mikrocontroller Erfahrungen
-Mögliche Integration in SPS Haussteuerung
-Kein GPS

Planung:
-Zwei über Zahnriemen separat angetriebene Hinterräder D=24cm von Obi (Motoren nicht unter Grundplatte wegen Verschmutzung, wurde verworfen da höheres Drehmoment nicht übertragbar ist ohne Motorlager beim Spannen in Mitleidenschaft zu ziehen)
-Motorenwahl MFA 385er 148:1 (durchgebrant) später 540er Getriebemotoren (haben last nicht standgehalten – Getriebe gebrochen, durch Denso Schneckenradgetriebemotoren von Ebay ersetzt, wesentlich Leiser und Stärker)
-3 Tellermähwerke Eigenkonstruktion als V angeordnet (um schön in Ecken zu kommen)
-Höhenverstellbar von 4 bis 7cm
-RN-Control 1.4 Mega 32 und Bascom zum Programmieren mit USB-AVR-Lab als Adapter
-Bluetooth BTM222 modul zum späteren Programmieren und einbinden in Haussteuerung
-RN-VN2 DualMotor Leistungsteil für Antriebsmotoren
-CMPS03 Kompass zum Richtung halten (starke Abweichung bei Steigungen, Lageausgleich über 2 Modellbau Servos geplant)
-Wii-Nunchuk zum Steuern per Hand, zur Menu Navigation und als Neigungssensor
-LCD-Display 4x20 mit I²C Adapter
-150W Brushless Outrunner Modellflugmotor mit 12A Brushless Regler (ca. 12000U/min bei 12V) für Schneidwerk von Modellcraft Conrad
-Zahnradgetriebe zum Untersetzen für Schneidwerk von Maedler.de
-Zahnriementrieb mit automatischer Spannrolle um die 3 Tellerschneidwerke zu verbinden auch von Maedler.de
-Doppelte Kugellagerung für Tellerschneidwerke und Achsaufhängung mit 60002RS Lagern und 10mm Edelstahlwelle von Ebay
-2x 12V 12AH Bleigelakku Zyklenfest (wegen zu hohem Gewicht und Platz nur noch einer, sollte für ca. 1h reichen)
-Ladereglerbausatz 10A von Conrad
-10A KfZ Ladegerät von Einhell
-Spritzwassergeschützte Elektronik
-Nicht korrodierende Materialien wie Edelstahl, Alu, Plastik, …
-Induktionsschleife aus RN-Wissen aber mit Atiny 2313, 36V
-3 Induktionssensoren (2 vorn einer hinten)
-4 Kollisionstaster mit Schwingendem Gehäuse

Erledigte Punkte:
-Tellerschneidwerke konstruiert und gefertigt
-Grundplatte konstruiert und Lasern lassen
-Achsantrieb um geplant
-Alles mechanische aufgebaut
-Steuerung aufgebaut
-Display auf I²C umgebaut (Eingangsmangel)
-Grundprogramm geschrieben für Handbedienung mit Hardware Twi Nunchuk, Kompass und Display (Lib angepasst für Twi)
-BTM222 Modul mit 3,3V Technik aufgebaut und beim Testen zerstört

Offene Punkte:
-Bluetooth Anbindung
-RN-Bootloader intigrieren
-Elektronikgehäuse nach Motorumbau fertigen
-Kollisionstaster
-Kompass Lageausgleich bauen
-Automatikprogramm
-Induktionsschleife
-Induktionssensoren
-Parametriersoftware über Bluetooth
-Serielle Datenanbindung über Bluetooth
-Schlupf an Antriebsrädern durch Spicks verringern (bei 12% Steigung drehen Räder durch)
-Ladestation

Und jetzt noch paar Bilder:

Konstruktionsplanung
Bild hier  

Vor umbau von Antriebsmotoren
Bild hier  

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Stand 10.09.2010
Bild hier  

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Bild hier  

Bild hier  

Wow!
Da hast du einen richtig schönen Rasenmäher gebaut!

mfg

Absolut beeindruckend !!! Und was ist das Ergebnis. Hast der Maher schon die 1600 m² in Griff bekommen ?

Ne, so weit bin ich noch nich. Bis jetzt nur Handbetrib möglich. Ich hab auch noch Programmprobleme mit Twi und dem Display.
Mein SHEEPi ist halt erst fast fertig.

Ja, der sit wirklich sehr imba.
Vor allem ist das dein erster und dann so ein tolles ding.

toler name toller robo

immer die kabel hängen immer im weg ;-) und passe selten so richtig ins bild

Sehr interessanter Roboter, daumen hoch!

Eine Frage habe ich zu den Motoren, da ich die gleichen (zumindest der Optik nach, habe sie gerade nicht zur Hand) einsetzen will bei einem ähnlich großem Roboter.

Einer der Motoren läuft bei dir Rückwärts, oder? Fährt der Roboter so genau gerade aus? Das sind ja Schneckenmotoren(?), welche (zumindest bei mir) im Rückwärtsbetrieb deutlich lauter/unrunder laufen.

@ mdacko:

Ja, einer der Motoren läuft bei der Gradeausfahrt rückwärts. Ich kann aber nicht sagen das der Lauter wäre. Ist aber auch relativ, denn wenn das Mähwerk an ist, vom Antrieb nichts mehr zu hören ist.

@ all:

Bei stacknierts gade ein wenig, da ich gestern eine kleine Tochter bekommen habe. :)

Der sieht echt toll aus!


Darf ich fragen wie Du das BTM zerstör hast?
Ich arbeite selbst mit einem ähnlichen Modul und würde das gerne vermeiden :)

Crypi

Wenn ich mich nicht täusche dann sind das Motoren von elektrischen Fensterhebern.
Hatte selbst mal welche hier. Die drehten allerdings gleichmäßig ;)

LG Fabian

mal eine frage
wie sieht der robo aus nach dem er frisches graß gemäht hat?
graßfetzen überall?
der muss ja so gebaut sein das man den problem los reinigen kann oder?

Zitat:

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Zitat von silas

@ all:

Bei stacknierts gade ein wenig, da ich gestern eine kleine Tochter bekommen habe. :)

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Na dann mal ein herzliches "Glückwunsch" und nicht vergessen Ohrenstöpsel zu besorgen. :-)

Gruß Richard

Zitat:

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Zitat von mdacko

Einer der Motoren läuft bei dir Rückwärts, oder? Fährt der Roboter so genau gerade aus? Das sind ja Schneckenmotoren(?), welche (zumindest bei mir) im Rückwärtsbetrieb deutlich lauter/unrunder laufen.

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Ohne PID Regelung fährt nichts geradeaus alleine schon wegen Fertigungstoleranzen. Ich habe Scheibenwischer Motore von Pollin für ca. 12 € St. am laufen. Keine großen Probleme die laufen in beiden Richtungen gut und kräftig. Fensterheber Motoren hätte ich auch gerne verwende, die sind etwas kleiner. Aber der Autoverwerter will 50 € St. :-( Als Motortreiber habe ich den RN-Dual Motortreiber und bin voll zufrieden.

Gruß Richard

Ps.: Sauber gebaut der Mäher!!

echt hübsches teil
herzlichen glückwunsch auch von mir(zur tochter und zum mäher;-) )

wenn bei dir jetzt in zukunft allerdings kleine kinder im garten rum krabbeln solltest du den räsenmäher allerdings sichern.
also entweder nachts fahren lassen oder mit ein paar irbewegungsmeldern ausstatten ,damit der rasenmäher abhaut wenn ihm jemand zu nahe kommt.

viel erfolg

@ jcrypter:
Ich hab die Pegelanpassung von 3 auf 5V nur mit Spannungsteiler und nicht mit Transistoren oder ähnlich aufgebaut, dann Rx Tx vertauscht und also 5V an den BTM gegeben. ging kurzzeitig, dann war ruhe 8-[

@ Richard:
Reglung hab ich noch nicht trin, fährt aber schon ganz gut grade (sogar im Gelände). Regler mit Kompas als Istwertabgleich kommt aber noch.
Das sind die Motoren dies mal bei Pollin gab, gibt es aber jetzt nicht mehr. Hab sie für 15,39€ und 4,50€ Versand bei www.schiffsmodellbau-onlineshop.de bestellt.

@ Thomas$:
Nach dem Mähen (Nur ca. 20m²) sieht er wie im 3. letztem Bild aus (die ansicht von unten). Ich hab ihn noch nicht gereinigt. Mein Versuch ist aber dennoch Spritzwassergeschützt.

@ Sebas:
Das ist schon mein 2. Kind. der Große ist 3 1/2 Jahre. Hab ich ganz gut vorgelegt mit 27 Jahren.
Mein Plan ist es, unter Aufsicht oder wenn keiner zuhause ist, abschalten über Neigungssensor und Messer etwas höher als der Außenrand ist. Für Nachts ist das Mähwerk etwas zu laut, denke ich. Ich wieß zumindest noch nicht, wie das noch nicht vorhandene Gehäuse dämmt (GFK und Bitumenmatten).

Sehr schönes Projekt. Daumen Hoch!!!

was ich mich frage, warum baut keiner von Euch eine Höhenverstellung des Mähwerkes ein.

Angenommen, es würde eine Woche lang jeden Tag regnen, dann würde der Rasen relativ hoch wchsen. Dann wäre es nicht schlecht wenn der Rasenrobi dann mit etwas höher gestellten Mähwerk drüber fährt und dann evtl ein 2. Mal noch mal mit der soll Höhe. Zu einem würde er sich leichter tun, und zum 2. wäre dann der Rasenschnitt feiner gemulcht.

@ meddie:
Höhenverstellung hat der SHEEPi. Die Mähteller lassen sich mit 2 Madenschrauben an der Welle von 4 - 7cm Schnitthöhe verstellen (standat Höhen von Benziner Rasenmäher).
Grashöhen von 20cm schaft er auch so auf ca. 6cm zurück zu schneiden, wenn es trocken ist. Bei Nassem Gras ca. 20cm ist der 150W Brushlessmotor in die Knie genangen und die 15A Haupsicherung kam. :shock:

Hi!

Der Roboter sieht super aus.
Gefällt mir sehr.
Gibt es den Adapter Getriebewelle-Mähteller (vorletztes Bild) irgendwo fertig zu kaufen oder ist das Eigenbau?

Hab hier schon einige Beträge zum Thema Rasenroboter verfolgt, vielleicht bau ich mir auch mal so ein Teil. :)

gefällt mir dein SCHEEPi ;)
ich find v.a. das Konzept mit den 2 Tellern interessant, das hab ich so noch nirgendwo gesehen ;)
immer weiter so.

Und Glückwunsch zum Kind :D

@ rc-driver:
Eigenbau aus 50mm Alu Rundmaterial (siehe Konstruktionszeichnung). Maße sind von Kugellagern (bei mir 6000 2RS von Ebay), Welle (H7 geschliffne 10mm Edelstahlwelle 1m lang von Ebay), und Diamanttrennscheiben (115mm Billigsatz von Thomas Pillips Sonderposten, guter Rundlauf und Stabil).

Ich hab in letzter Zeit alle Energy in einen Garagenbau gesteckt. Aber mal ein Video mit dem aktuellem Stand auf Post1.

@Richard,
Asche auf mein Haupt, da ich gerade eine Thread-Leiche ausbuddle - aber evtl. interessierts doch wen ;)

Zu Deinem Kommentar bzgl. Motorregelung per PID:
Hast Du Dich schonmal intensiver mit Antriebsregelungen auseinander gesetzt? (regelungstechnisch + programmiertechnisch)
Wenn ja, wirst Du sehr schnell erkannt haben, dass Dich irgendein "globaler" PID-Regler in der Motorregelung nicht wirklich weiterbringt!
Digitale Antriebskonzepte bestehen in der Regel aus einer sog. Regelungskaskade, d.h. ineinander verschachtelte Regler: ganz unten ein Strom- (meist PI) darüber ein Drehzahl- (meist PI) und ganz oben ein Lageregler (typischerweise reiner P-Regler).
Diese Regelungskaskade wirkt dann aber nur auf einen Antrieb, heißt, man muss sich für einen Geradeauslauf noch eine sinnvolle Art der Interpolation zwischen den beiden Motoren einfallen lassen - also eine Art Differentialregler, der wiederum im Idealfall den kompletten Bewegungsvektor beider Kaskaden bedient (I, n, x).

Des Weiteren gibt es dann noch das Problem mit den Hochlauframpen im Lageregler ...
Heißt, die primitive LR-Gleichung n_soll = K_V * (X_soll - X_ist) führt eigentlich nur zu unbeherrschbaren Überschwingern.
Man muss also seinen Sollweg in viele kleine Lage-Sollwertsprünge unterteilen (Hochlauframpe) + in jedem Takt eine Bremsweg-Berechnung machen (wie lange brauche ich zum Bremsen aus der aktuellen Geschwindigkeit mit vorgegebener Bremsverzögerung), damit er rechtzeitig anfängt zu bremsen und nicht über das Ziel hinausfährt und um die Sollposition herum-"schwingt".

Interessanterweise spielen D-Anteile in der Antriebstechnik im Prinzip keine Rolle. Das liegt u.A. daran, dass der differentielle Anteil (Dirichlet'sche Stoßfunktion) einfach zu schnell und damit zu stark auf die Strecke "haut" und damit der geschlossene Regler schnell zu Überschwingern neigt - also das, was man nicht unbedingt haben will (kommt darauf an, über welche Regelungsebene man spricht).

Gibt auch sehr interessante Literatur dazu. Siehe z.B. hier:
Technik elektrischer Vorschubantriebe in der Fertigungs- und Automatisierungstechnik: Mechanische Komponenten, Servomotoren, Messergebnisse

Bis jetzt fährt aber dieser hypothetische Bot nur einigermaßen gut geradeaus (Rad-Schlupf + daraus folgende seitliche Drift zunächst vernachlässigt).
Für eine Kurvenfahrt (Vorgabe: Radius + Bogenlänge) müsste man nun einen sog. "Geschwindigkeitsproportionalen Lageregler" entwerfen, damit das kurveninnere Rad deutlich langsamer (geschwindigkeitsproportional zum äußeren Rad => Berechnung) fährt.
Nur so besteht die Chance, dass beide Lageregler beider Räder gleichzeitig starten und quasi gleichzeitg ankommen => halbwegs guter Kreisbogen.

Ja - nun noch das Thema mit der Odometrie (nur angedeutet in Schlagworten) ... heißt: wo auf meiner Kreisbahn bin ich denn nun eigentlich angekommen? => Berechnung notwendig! => mit welcher geschätzten Genauigkeit stimmt meine Odometrie? => Fehlerbetrachtung! => wie verhält sich meine relative Position zur absoluten meiner Umgebung/Karte etc.? => Lokalisierung! => Aktualisierung meiner Weltkarte? => SLAM! usw. usw. usw.

Das vermeintliche Allheilmittel "PID" hilft einem in der komplexen Welt der Antriebsregelung und möglicher darauf basierender Navigation/Selbstlokalisation also nur bedingt weiter ...

In diesem Sinne - viele Grüße,
Björn.

@Silas:

Ich hatte beim Querlesen Deines Threads grob gesehen, dass Du so diverse Probleme bzgl. unterschiedlicher Spannungspegel hast/hattest? Wahrscheinlich beim I2C-Bus o.ä.?
Hier mal ein paar möglicherweise interessante Links zu dem Thema:
I2C-Bus: gemeinsam 3.3V und 5V
Philips Application Note
Logic Level Converter
Wiring the TSL2561 Sensor (siehe Warnhinweis ganz unten)

Fazit: wenn Du nur einen I2C-Slave an einen I2C-Master hängst, ist es wegen dem Level-Floating (interne/externe Pullups usw.) noch einigermaßen sicher, mit unterschiedlichen Pegeln zu arbeiten (5V <> 3.3V).
Sobald aber mehrere Teilnehmer mit unterschiedlichen Pegeln dranhängen ist es meistens vorbei mit dem einfachen Leben ;) Wobei es auch 3.3V-Sensoren gibt, die gegen 5V tolerant sind - musst Du aber im Datenblatt genau verifizieren, sonst rauchts halt mal kurz und Dein teurer Sensor ist gegrillt :(

Auf jeden Fall sicherer ist es, den I2C-Bus in zwei Segmente zu unterteilen 5V + 3.3V. Heißt im Klartext: 2 Konstantspannungsquellen für beide Ebenen und zumindest für eine Ebene (z.B. 3.3V) einen Pegelwandler für die Daten- und die Taktleitung.
Alles in allem etwas aufwendiger, funktioniert aber bei mir seit einiger Zeit sehr zuverlässig!
Bin auf dieses Problem gestoßen, als ich meinen 3-Achs-Schwingungssensor (ADXL345) in meinen bis dato 5V-I2C-Bus integrieren wollte.

Viele Grüße,
Björn.

Edit:

Ah - sehe grad, dass Du das Pegelproblem an dem Bluetooth-Modul BTM222 hast/hattest.
Naja, obige Hinweise + Links zur Pegelwandlerei sollten Dir trotzdem als Info-Quelle dienen können ...

Ich bin über den Versuchsaubau, wie er im Video ist, noch nicht weiter gekommen. Aktuell ist alles zerlegt, da ich einen komplett überarbeitet Aufbau mache.
Ich nehme jetzt für alle Wellen (Messer und Radantrieb) Miniatur Flanschlager von www.kugellager-express.de (KLF-000-ST).
Dann fliegt das Zahnradgetriebe wegen dem Lärm raus. Dafür habe ich schon einen ordentlich großen Brushless Outrunner (5cm Durchmesser) da liegen von Hobbyking.com (Turnigy 5014 530kv Brushless Multi-Rotor Motor) zum Direktantrieb einer Welle und dann wieder Zahnriemen.
Dann will ich das ganze System mit 3S Lipo (11Volt) betreiben. Bisher hatte ich ja 2S (7,4Volt). Bei niedrigen Akkustand und Stromspitzen ist dann die Spannung nach dem Regler unter 5V zusammengebrochen. Dadurch ist der Prozessor abgeschmiert.
Der kommt übrigens auch raus und ein Arduino Mega 256 rein (liegt auch schon da). Den kann man besser Programmieren (viele Routinen in C-Code im Web).
Die Grundplatte fliegt auch weg, wegen zu vieler Löcher. Dafür kommt ein Aluprofil Rahmen, wo die Komponenten montiert weden und ein Kunststoffgehäuse.
Die Mikroschalter fliegen auch raus, da die bei starken Bodenwellen (Rasengitter Steine) auch ausgelöst haben. Härte aufhängung geht aber auch nicht, weil er dann Sträucher nicht mehr erkennt. Also hab ich kurzerhand 5 Sonar Sensoren bestellt.
Und das er nicht mehr solche Bogen fährt bekommen die Antriebswellen je noch einen Drehencoder.

So liegt der Sheepi nun schon seit Januar in Einzelteilen in der Garage, die auch noch nicht fertig ist, und wartet darauf als ISheep wieder aufzuerstehen.
Mal sehen wann es weiter geht?

Sie 12Ah pb mit LiPo Akku 3 S verändert? Wie viele mAh installiert?, Und wie viel Zeit Sie können es mähen?
Grüße Alojz

Die Pb Akkus sind wegen fehlendem Tiefendladeschutz am Anfang schnell defekt gewesen. Ich hab dann einen 8000 mAh 2S Lipo verbaut. Mahlzeit ca. 35 - 40 min und Ladezeit bei 2A ca. 5h :-( dann kamen 5x 2200 mAh 2S Lipos parallel rein. Also 11000 mAh. Mahlzeit 50 - 60 min und Ladezeit bei 5x 3A parallel ca.45-50 min :-) Schon besser. Und das dann noch in 3S.

hihi, das ist aber ein schickes Schätzchen!!! Funzt er gut?

@ lumri: lies mal Post 25

sehr, sehr cool!

Hallo zusammen,

ich hab die letzten paar Jahre etwas Paussiert mit meinem Rasenmäherprojekt (Hausbau, Kinder, ...).
DOCH JETZT GEHT ES WEITER!!!!!!

Ich werde nur ab und zu ein paar Posts hier lassen, da ich mich dem Ardumower Projekt angeschlossen habe. Eine Chronik zu meinem Rasenmäher findet ihr dort:
http://www.ardumower.de/index.php/de...ate-2016-05-27

Liebe Grüße und bis bald

Silas