Landwirtschaftlich- Nutzbarer Roboter- Erstlingswerk?

Hallo an alle,

eine Kurze einweisung in meine Gedanken- gänge, im Sommer in der Erdbeeren Saison kann man sich richtig rum Quälen wenn man auf Akkort Erdbeeren Pflückt. Aus spass hatte ich mir erst überlegt so etwas einer Maschine zu überlassen. Über die Zeit habe ich die Gedanken verfeinert und musste Feststellen das es mindestens 3 Roboter braucht um effektiv arbeiten zu können (Acker Krümmung), aber hier erst mal meine "Einkaufs- Liste":
6x Getriebe Motoren
Steuerelektronik
2x Stahlwellen als Kardanwelle
12x Kameras
8x Laser Dioden
6x Laser sensoren
Akkus
Solarzellen
Ketten
Kleine Motoren für das Steuern der Schneidevorrichtung
Lampen
Waage
Bleche und Profile
Zahnräder

Die Laser- Dioden wollte ich zum entfernungs Messen gebrauchen, und damit der Pflücker in der Spurbleibt, nun bin ich leider noch ein Blutiger anfänger und habe mit Robotern noch nicht viel am Hut.
Könnt ihr mir sagen ob das so geht? Als Rahmen Material wollte ich Metall verwenden.
Könnt ihr mir weitere Ideen geben? Immerhin soll das alles ja auch Funktionieren.

Hallo,
ich will Deine Ambitionen nicht einbremsen aber bevor Du das Material einkaufst, würde ich Dir raten, im Internet nach Begriffen wie: Objekterkennung, Greifen von Objekten, Sensorik, etc. zu suchen, lesen und natürlich auch zu begreifen.
Danach kannst Du noch immer entscheiden ob Du weitermachen willst.

(Ich selbst habe eim Durchdenken der einzelnen Anforderungen aufgegeben (z.B. Feinsensorik).)

m.f.G.
Hans

blutiger Anfänger und eine Aufgabe, die von erfahrenen Teams an Unis noch immer unvollständig gelöst sind... tststs
Sagen wir mal, als Einstiegsmotivation ist das ja in Ordnung. Aber wie hier schon erwähnt: schaffe dir erstmal Grundlagenwissen. Wie steuert ein Mikrokontroller oder PC einen Motor, egal ob für den Antrieb oder Pflückarme. Mach dich mal schlau, wie Sensoren funktionieren.
Bring einfach mal einen kleinen Roboter wie Asuro oder whatever zum laufen. Dann sammelst du Erfahrungen.
Wenn du dann nach Jahren (früher wirds nicht) eingearbeitet bist, weißt, wie Objekterkennung, SLAM, kinetische Algorithmen und vieles mehr funktionieren, dann kannst du es ja mal versuchen.
Geh nach einem Stufenplan vor:
- erst kleines später großes Fahrwerk
- Hinderniserkennung
- Microcontroller
- Onboard-PC (oder Netbook)
- Bildauswertung

vor. dann könnte es werden, solange dir nicht unterwegs die Luft ausgeht.
Guck mal nach Roboterclubs in der Nähe. Dort kannst du viel lernen. Vllt. könnt ihr zusammenarbeiten...

Was hast du eigentlich so für Vorkenntnisse in Elektronik, Software und Mechanik?

@Neutro
Mhm ehrlich gesagt noch erst nur die untersten Grundkenntnisse, leider. Ich werde mir jetzt in nächster Zeit noch Fachliteratur zulegen.

@hans 99
Ich wollte die nächsten Jahre auch erst einmal Planen und mich dann auch immer wieder hier melden, da wie Thoralf es schon meinte ein großes Stück arbeit ist, bei der ich sicher sehr sehr große Schwierigkeiten haben werde.

Ich meine ist es denn vom heutigen stand der Technik denn schon möglich?
Was für Literatur würdet ihr mir denn dazu empfelen?

Möglich ist es sicher, aber wohl kaum für einen Hobbybastler zu realisieren. Sowas macht man nicht eben zwischen Feierabend und den 20 Uhr Nachrichten.
Dazu ist eine Jahrelange Vollzeitarbeit für mehrere Speziallisen nötig. Für den Anfang ohne Vorkenntnisse wird das nix werden sondern nur frustrieren.
Aber wenn du was sinnvolles Basteln willst, mach doch mal ein kleines Projekt. Um dich in Elektro Grundlagen einzuarbeiten kannst du dich auf vielen Internetseiten und natürlich hier im Forum schlau machen. Die anderen User und ich stehen gerne mit Rat und tat zur Seite.

VG
Neutro

Derzeit ist es leider nicht möglich Roboter in menschlicher Umgebung einzusetzen. Es ist zu gefährlich.
Die in den letzten Jahren eingesetzten Roboter sind alle nur in einem Käfig zu betreiben, da sie keine Kognitiven Fähigkeiten haben.

Beispiel: 3 Jähriger kann viele Sachen erkennen und auch zuordnen, die ein Roboter in den nächsten Jahrzehnten wahrscheinlich nur mit immensen Aufwand an Rechenleistung schaffen wird.

Und daran forschen auf der ganzen Welt tausende Ing. DING und Dr's.

Solange dieses Problem nicht gelöst ist, wird es keine Roboter in freier Natur geben.

Möglicherweise wird es mit Quantencomputern irgendeinmal funktionieren. Das in herkömmlichen Computern eingesetzte Binärsystem funktioniert hier nicht wirklich (0 = aus, 1 = ein). Ich habe schon vor Jahrzehnten mit einem Forumteilnehmer hier darüber diskutiert (nicht im Forum) und habe die Idee geboren, mindesten 3 Zustände zu erzeugen: 0 = aus, 1 = ein 1/2 = vielleicht :), geht aber nicht.

Es gab vor Jahren Versuche der Objekterkennung mit Kameras. Man hat einem Computer ein Kaffeehäferl zum betrachten hingestellt. Nachdem er die Daten gespeichert hatte, haben Sie ihm das Kaffeehäferl noch einmal verdreht hingestellt (mit Henkel). Er hat es nicht erkannt, und genau das ist das Problem, das ein z.B. dreijähriges Kind NICHT hat.

Wie soll Dein computer eine Erdbeere, die von einem Blatt zu 80% verdeckt wird, erkennen?

Ich will Dich ja nicht entmutigen, aber vieleicht hast Du einige gute Ideen.

m.f.G.
Hans

Zitat:

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Zitat von spiegel

Ich meine ist es denn vom heutigen stand der Technik denn schon möglich?
Was für Literatur würdet ihr mir denn dazu empfelen?

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Möglich ist vieles, http://www.google.de/search?q=jutube...ient=firefox-a AAABER die habeb jede Menge Personal und ein Budged höher als die Nasa!!!

Gruß Richard

Mhm da war ich doch wohl noch zu Naiv.
@ hans99
Der Erdbeeren wären ja mit Bürsten nach oben gebürstet worden und dann hatte ich an eine Rot erkennung gedacht, also nichts vonwegen Formen suche , nur das die reifen früchte in die Schale kommen.
Das das in der freien Natur hätte ich mir fast denken können deswegen, hatte ich mir auch gedacht das ein weiterer Computer die Koordinaten der Erdbeer reihen speichert, also direkt beim Pflanzen.
Zu dem Landwirten bei dem ich da geholfen hatte, der meinte auch das wäre eine gute Idee, "zum Goldene Nase verdienen".
Ich sehe das jetzt noch alles als Herrausforderung.

Zitat:

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Zitat von hans99

Ich habe schon vor Jahrzehnten mit einem Forumteilnehmer hier darüber diskutiert (nicht im Forum) und habe die Idee geboren, mindesten 3 Zustände zu erzeugen: 0 = aus, 1 = ein 1/2 = vielleicht :), geht aber nicht.

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Schon einmal mit Fuzzi Logik gearbeitet. dort geht das sehr gut. :-)

Gruß Richard

Zitat:

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Zitat von hans99

Derzeit ist es leider nicht möglich Roboter in menschlicher Umgebung einzusetzen. Es ist zu gefährlich.
Die in den letzten Jahren eingesetzten Roboter sind alle nur in einem Käfig zu betreiben, da sie keine Kognitiven Fähigkeiten haben.

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Während in italienischen Städten in ersten versuchen Roboter im Tourismus eingesetzt werden, einige Beispiele was zukünftig (sehr bald) Realität sein wird (bzw am Prüfstand längst Realität ist):

http://www.youtube.com/watch?v=ZZKdxsYuNfU
http://www.youtube.com/watch?v=guPjI9mOFGc
http://www.golem.de/1103/82020.html
http://www.golem.de/1011/79297.html
http://www.youtube.com/watch?v=cHJJQ0zNNOM
http://www.youtube.com/watch?v=MP28a7TU1IA

da hat wohl eine "spezies" unbemerkt den Käfig verlassen...

@Abnormal

Ich habe mir die Videos angesehen. Die ersten beiden, naja, das sind Spielroboter so wie in eta Eure, nur mit einer schöneren Verkleidung und jede
Menge Not Aus Schaltern. Wobei der im zweiten Video gezeigte Bot aber schon hinter einer Absperrung steht und die Leute nähern sich ihm sehr vorsichtig.

Die Pflegeroboter sind mir neu. Beim Video anschauen ist mir aufgefallen, dass der Roboter nur die Oberseite des Patienten "naja behandelt" hat.
Was ist mit der Unterseite und die Seiten der Arme, Beine, Rücken? Der Mensch ist ja nicht zweidimensional.

Meine Schwiegermutter ist bei mir in Pflege. Sie kann sich nicht bewegen. Daher kommen MO-FR 2 Schwestern, um sie zu pflegen (waschen, frisieren etc.).
Am Wochenende muss ich das machen. Und glaubt mir, das ist nicht einfach. Es ist für Menschen schon schwierig, einen am Rücken liegenden
Patienten auf die Seite zu drehen ohne ihm Schmerzen zu bereiten. Wie soll das eine Maschine schaffen.

Die letzten beiden Videos mit dem Blechhunderl kannte ich schon. Da sind aber nicht sehr viele Menschen in der Nähe.
Ich denke, wenn der Dir mit seiner Pfote auf deinen Huf steigt dann wirst Du sicher nicht mehr lachen.

@spiegel

OK, nur die reifen Früchte. Die Natur ist leider nicht digital. So kommt es immer wieder vor, dass Früchte auf der Sonnenseite reif sind,
aber auf der Rückseite noch nicht. Ein Pflücker würde diese Früchte an der Pflanze lassen. Und was würde dein Bot tun?

@Richard

Fuzzylogic haben wir auch versucht, sind aber auch nicht weitergekommen.

Wie gesagt, vieles ist machbar, aber solange Roboter keine kognitiven Fähigkeiten haben, ist ein Einsatz in menschlicher Umgebung nur bedingt möglich.

m.f.G.
Hans

ich glaube, mit Fuzzi kommt man auch nicht viel weiter. Wenn man die unscharfen Systemzustände - so wie es heut üblich ist - per PC seriell nach den einzelnen Zustandsregeln abarbeiten will, ist wohl am ehesten ein Einsatz in Reglungstechnik möglich und auch schon vielfach realisiert (Heizungsreglung mit Erfahrungswerten, Motorsteuerungen von Anlagen, alles stark nichtlineare Reglerkennlinien). Dort kann Fuzzi seine Vorteile ausspielen.
Wenn man aber parallelarbeiten will, umz.B. Bilderkennung zu machen, kommt man umspezielle ICs nicht drumrum, incl. erheblichen Einarbeitungsaufwand.

Hier bei der Erdbeerernte sind - denk ich mal - eher pfiffige Einzellösungen gefragt, z.B. Hochblasen der Blätter um die Beeren (sind ja eigentlich keine Beeren sondern Nüsse, sagt der Klugscheisser *ggg*) besser zu sehen. Rot und Grün sind dann leicht auseinander zu halten. Der Greifer sollte der berühmt-berüchtigte Kaffeepulvergreifer sein. Hoffentlich gibts damit keine Marmelade :-)

Die Orientierungsproblematik ist auch nicht ohne: SLAM

Das nur mal so auf die schnelle...

ach übrigens "Goldene Nase verdienen" ....
Polen sind billiger (entschuldigt bitte, liebe Polen, nich böse sein, ich hab die Billiglöhne nicht gemacht...)

@ Thoralf
Klar die Saisonarbeiter sind günstiger, noch. Eine die mit uns da gepflückt hatte, hatte 160€ Verdient, meine Freunde und ich nur 20 Euro bei einem Preis von 25 cent die Schale...

Ich hatte mir als weitere Orientieren auch 2 weitere Bots Vorgestellt, die dann die Krümmung des Ackers kennen und so den Pflücker lenken, über die Laser (ähnlich wie ein Spuranzeichner).
Den genauen Standpunkt, und damit die Krümmung der Bahn hätten die mit einem simplen Entfernungs Messer raus bekommen welche in ähnlicher form auch auf den Schlachtschiffen des WK 2. verwendet wurden.

@ Hans99
Der Bot würde ebend mit Bürsten die Fruchtstände nach oben Bürsten (die sind länger wie die Blattstiele und Blätter), und mit 9 oder 10 Kameras dann von allen Seiten ablichten, nur da das Beispiel mit dem Kaffehäferl schon gefallen ist, wage ich es zu bezweifeln das des klappt.
Oder vielleicht mit einem Koordinaten System innerhalb des Roboters, fast so wie bei CNC- Fräsen?

Zitat:

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Zitat von Abnormal

Während in italienischen Städten in ersten versuchen Roboter im Tourismus eingesetzt werden, einige Beispiele was zukünftig (sehr bald) Realität sein wird (bzw am Prüfstand längst Realität ist):

http://www.youtube.com/watch?v=ZZKdxsYuNfU
http://www.youtube.com/watch?v=guPjI9mOFGc
http://www.golem.de/1103/82020.html
http://www.golem.de/1011/79297.html
http://www.youtube.com/watch?v=cHJJQ0zNNOM
http://www.youtube.com/watch?v=MP28a7TU1IA

da hat wohl eine "spezies" unbemerkt den Käfig verlassen...

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Wenn mir jemand sooooo laaaangsam ein Glas Einschenkt wenn ICH Durst habe, spielt der ernsthaft um SEIN Leben. :-)

Gruß Richard

Zitat:

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Zitat von spiegel

Der Bot würde ebend mit Bürsten die Fruchtstände nach oben Bürsten (die sind länger wie die Blattstiele und Blätter), und mit 9 oder 10 Kameras dann von allen Seiten

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Bis Deine 10 Kameras synchron ausgewertet sind, hat ein fleißiger Pole das ganze Feld abgeerntet. :-) Mit einer ( 1. ) echten 3D Kamera oder der z.B. einer Kinect sollte es besser und einfacher klappen. Noch besser mit einem echten Laser Scanner, der berechnet auch gleich die Bahn der Greifer für die einzelnen Früchte wenn dise erst einmal "isoliert" sind. :-)
Fange mal an Deinen Dr. zu machen, sonst wird das NIX.:-(

Gruß Richard

Du meinst also hier wäre Rundin Sicht nutzlos?
Aber wenn man so einen Laser Scanner oder eine von dir vorgeschlagene Kamera benützen würde, sieht er die doch nur von einer seit.
Ich wollte evtl Ing. machen.

Zitat:

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Zitat von Thoralf

Beeren (sind ja eigentlich keine Beeren sondern Nüsse, sagt der Klugscheisser *ggg*

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Darum habe ich vorsichtshalber "Früchte" geschrieben. :-))))

Aber ähnliche Überlegungen habe ich einmal in Richtung Spargel gemacht, gibt es aber angeblich schon? Aber z.B. Spagel in Röhren und Nährflüssigkeit = ohne feste Bodenbestandteile ziehen????? Die sind gleich sauber und könnten nach IR Lichtschranke "gestochen" werden.
Wie das Teug aber letztendlich wächst?

Gruß Richard

wenn du soviele Kameras einsetzen willst, dann kläre erstmal, wieviele Windows überhaupt unterstützt. In meiner dunklen Erinnerung war mir wie Vier Kameras.

Rundumsicht macht man anders: google mal omnidirectional sight

Für Stereo genügen 2 Kameras. aber der Rechenaufwand ist enorm. Nicht nur das, es sind dann auch Kalibrierungen nötig (weiterer Aufwand).

Ein Laserscanner ist einfacher zu handhaben aber ziemlich teuer ca. 2...3T€

Und keine Angst, auf dem Gebiet "Erdbeerpflücker" kannst du keinen Dr. machen, da das Thema wiss. nicht anspruchsvoll genug ist. Aber als Ing. an einer Fo-einrichtung kannst du durchaus eine Förderung bekommen, um so ein Gerät zu bauen. Zum promovieren könnte man höchsten einen neuen räumlichen Erkennungsalgorithmus oder einen ausgefeilten Greifer entwickeln, so in der Art.

Zitat:

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Zitat von Thoralf

mwenn du soviele Kameras einsetzen willst, dann kläre erstmal, wieviele Windows überhaupt unterstützt. In meiner dunklen Erinnerung war ir wie Vier Kameras.

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Das kommt auf die Video Hartware Ausstattung an, ich kenne ( Überwachungssysteme) mit 32 ( 6Mps) Kamerasund volle 25 Frame/s .
Kostet natürlich 1. (Netzwerkkamera) im Wetterschutzgehäuse mit Heizung ~ 1500 €. für eine vollausstattung z.B. Tankstelle muss man mit ca. 25....45.000 € rechnen. :-)

Gruß Richard

@Richard
Ich wollte Plantinen Kameras Verwenden die nicht unbedingt gestochen Scharf sehen dafür aber in Farbe. Schützen wollte ich die durch Stahlbleche, die wie ein Kasten gebogen werden sollten, loch vorn rein für das Objektiv und hinten die Anschlüsse.
Könnte man evtl die Rechenarbeiten auch auf die anderen beiden Bots verteilen?
Also sagen wir mal Steuerung durch das Gelände wird dann auf Einheit B gesetzt und die Bewegung des Greifers bzw. Pflückers auf C?

die Art der Kameras ist ziemlich egal. Das Hauptproblem ist eher ein smarter Auswertealgorithmus, der nicht zu viel Rechenpower benötigt. Um einen Greifer zu positionieren muß der Robby räumlich sehen können. Evtl ist die Kinect geeignet. Das Ding besorgen oder borgen, Erdbeerpflanze oder eine x-beliebige Grünpflanze mit simulierten Erdbeeren(rote Wattebälle o.ä.) davor halten und gucken.
Junge... du mußt bissl experimentieren. Die fragen mußt du dir selber beantworten. Wenn nicht grad einer exakt das gemacht hat, was du willst, dann wird dir niemand richtig antworten können. Schön wäre ja auch, wenn du die Ergebnisse solcher Versuche hier berichten könntest. Könnten wir alle bissl lernen.
Also experimentier erstmal unter Laborbedingungen (machen die Unis ja auch so). Simulier soviel du kannst, spart Aufwand und die sammelst Erfahrungen. Fang doch einfach mal an mit ner simplen Webcam. Wenn die die Erdbeeren sieht, bist du schon etwas weiter. Mit dem einfachsten anfangen...
Dann mach dich mit Bildauswertung schlau. Schreib ein einfaches Programm, was die roten Blobs extrahiert. Variier das Licht und gucke weiter. einfach experimentieren...

Als Literatur empfehle ich "Computer Vision: A Modern Approach von FORSYTH DAVID"
und OpenCV .. da sind viele Algorithmen schon fertig programmiert.

zur Positionsbestimmung im Raum brauchst du nur einen rotierenden Linienlaser ( billiges Lasermodul mit Linienoptik davor .. gibts beides um eine paar Euro)
das ist im computer viel einfacher und genauer auszuwerten als Stereooptik.

Vielleicht sollte man die Erdbeeren auch nicht greifen sondern abzupfen .. das würde dann so funktionieren wie ein Apfelpflücker aus der Gartenabteilung im Baumarkt nur kleiner.

Heizung für die Kameras ist wohl nicht notwendig, da erdbeeren nicht im Winter reif sind.

Und wenns geht hör nicht auf jene für die immer alles so schwierig und kompliziert ist.

@ Modrob
Ich hatte mir überlegt ob nicht die Abstände der kleinen Grünen Nussfrüchte nicht immer Konstant ist, der Rechner würde zwar nicht die einzelnen Samen sehen aber dafür dann die Veränderten Lichtverhältnisse Wahrnehmen, so haben die Amerikaner das in etwa ja auch mit den Fotos vom Mond gemacht.
Aber deine Linien Obtik, das alles ist ja 3D das heißt das es Unregelmäßigkeiten im Licht wurf gib. Zudem darf es ja kein Roter sein, sonst würde der Arm die dann ansteuern.

das mit den Nußfrüchten ist eine gute Idee .. wenn du eine Frequenzbestimmung (in der roten zone) des bildes machst .. siehst du das sicher gut .. -> FFT das ist auch nicht so aufwändig für den Rechner .. vorallem wenn du den Frequenzbereich einschränkst .. so nach dem motto ist die frequenz (von zB. 2-4 nüße pro Zentimeter) da oder nicht. dafür braucht der Rechner nur ein paar millisekunden.

Das mit dem roten Laser ist kein Problem, wen er blinkt .. dadurch erkennt der Rechner was Laser ist und was real ist(dann sind auch die unregelmässigkeiten wegen 3D nicht mehr so tragisch). Als Bild nimmt man nur das ohne Laser .. und aus dem Bildern mit Laser ergibt sich dazu für die meisten Bildpunkte eine abstandswert von der Kamera.

Ich baue gerade so was ähnliches... mit zwei Kammeras zentral am Roboter und zwei rotierenden laser, und je einer Kamera am greifer montiert, dadurch bekomme ich gute bilder von dem was ich greifen will.

Also zuerst mach ich eine ungefähre erkennung .. in deinem Fall rotes Objekt zwischen 2 und 7cm größe, dann greife ich hin und sehe es im Detail in der Greiferkamera, erst dann mach ich die genaue Bilderkennung und falls es nicht das richte ist .. greife ich es eben nicht an.

Na hoffentlich kommen wir uns da nicht in die Quere... ;)
Die Bilder würden dan hinterher vom Rechner Übereinander gelegt werden? Sprich dann eine Schaltun die dann umschaltet wenn der Laser angeht, es wird der Laser "gesehen", Laser geht aus Erdbeeren werden erkannt?
Mit den Nuß früchten würde der Rechner den abstand errechnen müssen, sprich Maßstab und Pythagoras, ob das nicht schon zu viel des guten ist?

Welchen aufgaben Bereich soll deiner bekommen?
Ich denke nicht zum Bier holen?

Der Maßstab wird wohl sein müssen .. sonst erkennst du ganze Früchte(statt Nüsse) und erkennst die ganze Pflanze als Erdbeere .. oder ein Hausdach (ist auch rot mit regelmässigen Dachziegeln) in der Ferne. Und der Roboter greift die ganze zeit in die Luft weil er versucht das Hausdach in der ferne zu ernten.

Mein Roboter ist zu groß für Erdbeeren .. der soll bei der Wein und Obsternte helfen und Löcher graben können.

Das mit dem Bier geht mir schon länger durch den Kopf. Bisher hab ich noch keinen gesehen, der es zusammen bringt einen (normalen) Kühlschrank zu öffnen eine Bierdose zu erkennen und zu greifen und die dann auch zum User zu bringen.

Schade eigentlich, wenn man schon Faul ist dann aber richtig...
Wein ich denke das wird nicht so schwer sein aber Obst, dann müssten ja auch alle als Spalier gezogen werden.
Aber das ist auch eine Tolle idee.
Ich wollte den Pflückraum von der Umwelt vollkommen abschotten mit Blechen, nur da wo die Pflanzen durch kommen, soll was frei sein, so kann nichts störendes wie ein Vogel in den Ablauf eingreifen.