Rasenmäher mit Navigation, Version 2

[damfino]

Nach einer langen Entwicklungszeit betrachte ich meinen Robi als so weit fortgeschritten um ihn hier reinzustellen.
Es gibt noch ein paar Macken im Programm, Akku defekt, sowie Feinheiten in der Mechanik, oder der fehlenden Ladestation, aber das ist nur Wartung und Feinschliff. Man müsste eigentlich nur mehr die Ladestation bauen, sie an der Schleife aufstellen, und das wars. Das komplette Prozedere zum An- und Ausdocken ist schon programmiert.

Was kann der Robi: alles von Version 1 (siehe hier und hier) + :

2 beliebige Betriebszeiten pro Tag
Selbstständiges Aufladen
Umfangreiche Akkuüberwachung mit Unter/Überspannungsüberwachung jeder Zelle
Schwingendes Gehäuse, dh keine Lücken zwischen den Bumpern
Wetterfest (bis auf 2 Taster)
Überwachung auf Vibrationen, zB durch defekte Messer
Erweiterbar: zB Regensensor


Was gab es für Schwierigkeiten:
TWI Kommunikation zwischen Master und 2 Slaves + 2 Sensoren
Manche Aluteile zu schwach dimensioniert
Alu stört Empfang der Schleifensensoren
Alu stört Kompass
Akku defekt
Zeitmangel!!

Video auf Youtube

• Das Gehäuse schwingt bei Unebenheiten zu stark, dh Fehlauslösungen
• mit schwarzem Taster kann man den Robi ausserhalb der normalen Betriebszeiten starten, bzw im Betrieb zur Ladestation schicken. Roter Taster stoppt im Betrieb den Robi, dann kommt kleines Menü mit weiterfahren oder normales Programmende inklusive Speichern der Daten

Hier ist die mittlere Abdeckung am Gehäuse abgenommen um leichter zur Elektronik / ISP Anschluss zu kommen

Bild hier  


Mehr Details vom Bau sind auf der Homepage zu finden.


LG!

[damfino]

Nach einem größeren Umbau ist der Robi jetzt wieder im Einsatz:
Nach ich Ende letzten Sommer die Elektronik gegrillt hatte ist der Attiny26 rausgeflogen, die Aufgaben übernimmt der Nebenkontroller. Der Kompass wurde mit einem CMPS10 ersetzt, das LCD durch ein 4 zeiliges.

Das Fahrgestell wurde überarbeitet:

• Mähmotor um 2cm nach hinten gesetzt
• Vorderachse um 2cm nach hinten versetzt.
• Alles Alu vor der Vorderachse entfernt, auch am Gehäuse
• Insgesamt wurder der Robi ca 4cm kürzer, speziell der Überhang vor den Vorderrädern entfällt jetzt.
• Neubau der Halterung der Schleifensensoren aus Kunststoff. Sind wieder unter der Bodenplatte angordnet, und natürlich gegen direkte Treffer der Messer (Äste) geschützt.
• Gehäuse würde hinten gegen seitliche Bewegungen blockiert, somit genügen 4 Mikroschalter um zu erkennen ob der Robi wo anstößt.
• 8 Ultraschallsensoren um die Umgebung zu scannen und daraus die Position auf der Karte zu erkennen (praktisch SLAM Algorithmus: neue Hindernisse können eingetragen werden, nicht erkannte Hindernisse auch wieder gelöscht).
• Kartenaufläsung wurde deswegen auf 50cm hochgesetzt

Der Robi fährt jetzt wieder ohne Abstürze und erkennt immer die Schleife, ein großer Fortschritt gegenüber letzter Saison.
Der Kompass ist nicht so gut wie erwartet, es genügt gerade.
Die Positonsbestimmung über die Ultraschallsensoren verursacht noch Abstürze und ist derzeit deaktiviert.

Ich wollte eigentlich einen eigenen Motorkontroller für den Mähmotor einsetzen, da ich vermutete dass die Abstürze letzten Sommer von der Drehzahlregelung kamen. Aber es war mit dem vorgesehen Atmega168PA einfach nicht zu schaffen. Es funktionierte nur 1 PWM Frequenz, und der Motor hatte kaum Leistung. Ich hatte mit 2 verschiedenen Motortreibern getestet. Auch ein siples ein-aus über einen Logiclevel FET brachte keine Beserung.
Rückbau der Ansteuerung auf den Hauptkontroller, und es funktionierte alles zwischen 100Hz und 30Khz PWM mit beiden Treibern. Es war auf immer PWM mit Timer 0.
Jetzt wird wieder eine einfachere Drehzahlregelung am Hauptkontroller verwendet die bis jetzt keine Abstürze mehr verursacht.

LG!

[damfino]

Hier ein aktuelles Video von einer Spiralfahrt.
Da man die Nachbarn quatschen hört hat man auch einen Eindruck wie leise der Robi mäht. Aus ca 7m Entfernung aufgenommen. (die Nachbarn sind >10m entfernt)
https://www.youtube.com/watch?v=D8nEpdPR84c

Ultraschallsensoren sind bereits voll integriert, der Vergleich der Position mit der Karte funktioniert noch nicht ideal, die Schwachstellen im Programmablauf sind aber schon erkannt. Erkannte Hindernisse werden schon in der Karte eingetragen.

Der Mähmotor wird jetzt über einen PI-Regler auf Drehzahl gehalten, damit habe ich endlich das gewünschte ruhige Regelverhalten.

[Bernd_Stein]

Hier ein aktuelles Video von einer Spiralfahrt.

Ultraschallsensoren sind bereits voll integriert, der Vergleich der Position mit der Karte funktioniert noch nicht ideal, die Schwachstellen im Programmablauf sind aber schon erkannt. Erkannte Hindernisse werden schon in der Karte eingetragen.

Hallo,

beobachte Dein Projekt schon eine weile. Danke das Du uns sogar in manchen Details daran Teilhaben läßt. Das mit der Spiralfahrt finde ich gut. Noch besser ist das das Mähgebiet auf einer Karte vorhanden ist und sogar nun auch noch Hindernisse dort eingetragen werden. Langsam nimmt Dein Projekt interessante Dimensionen an, so das ein tieferes einarbeiten darin lohnenswert erscheint.
Der Bosch INDEGO scheint sich etwas bei Dir abgeguckt zu haben .

Bernd_Stein

[damfino]

Hallo Bernd

Danke das Du uns sogar in manchen Details daran Teilhaben läßt.

Wer mehr wissen will, muss einfach nur fragen. Der Code ist mittlerweile sehr umfangreich geworden, und mein Programmierstil nicht gerade ideal, so dass für eine gute Gesamtpräsentation einfach der Aufwand zu groß ist.
Aber zB mare_crisium hat sich in die Positionsbestimmung über Odometrie eingebracht und das Ergebnis waren Formeln mit denen man beliebige Kurven exakt berechnen kann. Das hat die Positionsbestimmung bei der Spiralfahrt enorm verbessert. Glaube aber nicht dass sich viele das pdf von der Homepage geholt haben.
Es gibt sicher bessere Verfahren als die Navigation von meinem Robi, aber mein Ziel ist es ohne Zusatzrechner wie PC, Notebook, Embedded Board, etc auszukommen. Daher muss man vieles vereinfachen damit es ein Atmega noch berechnen kann, der Speicherplatz für die Karte und A* Navigation ist dabei die größte Hürde.
In nächster Zeit werde ich ein paar aktuelle Fotos vom Robi machen.

Ich frag mich wie der Bosch Indego auf normalen Grunstücken arbeitet, ein rechteckigen Feld ohne Hindernisse ist kaum mit einem realen Garten zu vergleichen.

LG!

[Bernd_Stein]

Aber zB mare_crisium hat sich in die Positionsbestimmung über Odometrie eingebracht und das Ergebnis waren Formeln mit denen man beliebige Kurven exakt berechnen kann. Das hat die Positionsbestimmung bei der Spiralfahrt enorm verbessert. Glaube aber nicht dass sich viele das pdf von der Homepage geholt haben.

Finde es gut das das Projekt in Richtung OpenBench bzw. OpenSource geht, denke nämlich das bei der komerziellen Herstellung von RMR auch eine Gruppe von Ingenieuren sitzt, bzw. das dies nicht alles einer alleine macht.
Tja ich habe mir z.B. das PDF von der Hompage geholt, aber nützt leider gar nichts, wenn mann sich nicht intensiv damit befassen will. Also ob nun viele oder wenige ist nicht die Frage, sondern wer ist wirklich daran interessiert und hat auch noch die Ausdauer dranzubleiben ?

Es gibt sicher bessere Verfahren als die Navigation von meinem Robi, aber mein Ziel ist es ohne Zusatzrechner wie PC, Notebook, Embedded Board, etc auszukommen. Daher muss man vieles vereinfachen damit es ein Atmega noch berechnen kann, der Speicherplatz für die Karte und A* Navigation ist dabei die größte Hürde.

Vielleicht gibt es im Hobbybereich bessere Navigationsverfahren, aber werden diese auch veröffentlicht ?
Bin bisher nur auf dein Projekt gestoßen, das ich für vielversprechend halte. Muß dabei sagen, das ich nicht wirklich nach
" kompletten " Selbstbauprojekten gesucht hatte, sondern in Richtung RoboMow RL500 Softwaretuning. Dachte es wäre mir möglich die vorhande Steuerungselektronik anzusprechen, aber das gebe ich nun lieber auf, da ich alleine nicht weiterkomme und andere hier im Forum die einen RMR aus der RL-Serie besitzen entweder keine lust, zu wenig ahnung oder schon zu anfang wussten das dies ein viel zu aufwendiges Projekt ist. Darauf gekommen bin ich durch diesen Thread :
https://www.roboternetz.de/community...w-RL-500-Umbau
aber von robokalle, Gerri, Eggard, rummi, newmcdonald, casi_52477, ReJoHu, Hubert.G liest man nicht mehr viel in dieser Richtung. Außer von robi2mow, der den RL500 mit LiFePo4 Akkus betreiben möchte.

Ach ja, da ich das Projekt bisher nur oberflächlich betrachte, weiß ich natürlich nicht was man unter A* Navigation zu verstehen hat. Hoffe mich später einmal damit näher zu befassen, wenn ich meine eigenen Sachen durch habe und sehe das es mit diesem Projekt weitergeht, denn deine Lebensumstände haben sich ja drastisch verändert

Ich frag mich wie der Bosch Indego auf normalen Grunstücken arbeitet, ein rechteckigen Feld ohne Hindernisse ist kaum mit einem realen Garten zu vergleichen.

Da gibt es schon ein Hindernis, aber man darf nicht vergessen das es sich um Werbefilme handelt. Worauf mich ein aufmerksamer Leser hingewiesen hat ist das die Arbeitszeit pro Akkuladung nur ca. 20min beträgt. Da frage ich mich warum machen die so ein Quatsch ?
Schließlich möchte man ja auch mal seinen Garten nutzen und dabei nicht ständig durch so ein Ding gestört werden.

Bernd_Stein

[damfino]

denke nämlich das bei der komerziellen Herstellung von RMR auch eine Gruppe von Ingenieuren sitzt, bzw. das dies nicht alles einer alleine macht.

Eine kleine Gruppe genügt, es wird einer für die Hardware, einer für Software, und einer für Mechanik genügen. Wenn die 3 auf ihren Gebieten gut sind, ist in ein paar Monaten ein neuer Roboter fertig konstruiert. Die Tianchen sind ein gutes Beispiel wie man schnell einen Mäher zusammenbaut. Das die Schleifenfahrt ein paar gravierende Fehler hat beweist auch dass der Mäher kaum getestet wurde. RM gibt es schon lange, und für Verbesserungen im Detail braucht es kein großes Team.

Softwaretuning von fertigen Mähern wird meiner Einschätzung nach kaum funktionieren, man wird kaum das Programm für Änderungen erhalten. Das läuft dann auf eine eigene Hardware mit eigenem Programm hinaus, nur die Mechanik wird weiter verwendet. So spart man sich schon einiges an Arbeit.

A* Navigation: findet den kürzesten Weg auf einer bekannten Karte, ist mit einer guten Grafik hier erklärt http://de.wikipedia.org/wiki/A*-Algorithmus oder hier http://pille.iwr.uni-heidelberg.de/~astar01/
Ich habs über die Kostenfunktion so eingestellt dass er die Hindernisse nicht nur wie erwartet umfährt, sondern auch noch 1m Abstand einhält. Ist schon genial zum zusehen wenn er auf eine Mauer zufährt und 1m vorher plötzlich abdreht.
Vorausgesetzt er kennt die eigene Position, deswegen gibt es jetzt zusätzlich zu Odometrie und GPS die Ultraschallsensoren. Die Fusion der Positionsdaten macht noch Probleme, wenn die Position falsch korrigiert wird, wird das Ergebnis schlechter als wenn man gar nichts mit den Daten machen würde.

und sehe das es mit diesem Projekt weitergeht, denn deine Lebensumstände haben sich ja drastisch verändert

Mittlerweile hat sich bei mir wieder alles soweit normalisiert wie es nur sein kann
Der Robi hat noch ein paar mechanische Kleinigkeiten, nichts was nicht in 1h repariert sein könnte, und die Software ist eigentlich stabil. Er fährt so oft es das momentane Regenwetter zulässt, ich schaue nur alle 15min nach ob noch alles ok ist.
Das derzeitige größte Problem ist die Fusion der einzelnen Positionsdaten zu einer korrekten Position, daran muss noch gearbeitet werden. Dazu ist ein Funkmodul in Arbeit das mir die einzelnen Daten live zum PC senden wird, das wird einfacher sein als dem Robi nachlaufen und die Daten am Display abzulesen.

Worauf mich ein aufmerksamer Leser hingewiesen hat ist das die Arbeitszeit pro Akkuladung nur ca. 20min beträgt. Da frage ich mich warum machen die so ein Quatsch ?

20min sind zum vergessen, die halbe Zeit davon fährt er zur Ladestation und wieder zurück, da bleibt ja keine Zeit zum mähen übrig!
Finde die 46-60min vom Automower schon recht kurz.

LG!

[Bernd_Stein]

Softwaretuning von fertigen Mähern wird meiner Einschätzung nach kaum funktionieren, man wird kaum das Programm für Änderungen erhalten. Das läuft dann auf eine eigene Hardware mit eigenem Programm hinaus, nur die Mechanik wird weiter verwendet. So spart man sich schon einiges an Arbeit.

Ja, das sehe ich mittelerweile auch so. Deine Bestätigung hilft mir die Sache wirklich zu vergessen. Eine andere Idee war das im RL500 verbaute Mainboard so zu nutzen, das nur ein anderer Controller verwendet wird.
https://www.roboternetz.de/community/threads/48248-Robomow-RL500-mit-einem-µC-der-Atmel-AVR-RISC-Familie-steuer?p=464605&viewfull=1#post464605
Aber auch das verwerfe ich lieber, weil es da auch keine vollständigen Schaltpläne zu gibt und wer weiß welche Fehler sich da beim Reverse Engineering eingeschlichen haben. Wenn ich nun flüchtig darüber nachdenke braucht so ein RMR eingendlich nicht viel Hardware, um das Gras zu schneiden. Es sind bei der RL-Serie lediglich 5 Motore anzusteuern, das Schleifensignal auszuwerten,
die Fernbedienung nutzbar zu machen, das Batteriemanagement und das Hauptproblem - die Navigation.

Dein Projekt ermuntert mich die Sache mit der eigenen bzw. nachgebauten Hardware und Software doch vielleicht mal in Angriff zu nehmen. Werde hoffentlich im Winter mich näher damit befassen können, was da schon an fertigen Baugruppen und Software hier im Forum zu finden ist.

Mittlerweile hat sich bei mir wieder alles soweit normalisiert wie es nur sein kann

Das ist schön zu lesen, das Du das alles so auf die Reihe bekommst.

20min sind zum vergessen, die halbe Zeit davon fährt er zur Ladestation und wieder zurück, da bleibt ja keine Zeit zum mähen übrig!
Finde die 46-60min vom Automower schon recht kurz.

Das ist wahrscheinlich so eine Verkaufsstrategie. Der Nachfolger kann dann bestimmt länger mähen oder schneller laden.
Schließlich soll der Nachbar oder sonstige Bekannte ja auch so ein Ding kaufen und das muß dann natürlich besser sein.
Die notwendigen Erweiterungen liegen wahrscheinlich schon in der Schublade und wenn die Verkaufszahlen sinken,
werden diese herausgekramt.

Die Arbeitszeit mit einer Akkuladung beträgt beim RL500 bzw. der RL-Serie ca. 2 bis 3 Stunden.
Das kommt wahrscheinlich auf die Höhe des Grases und die Steigung des Geländes an, was ja beide Antriebsarten
( Fahrantrieb + Mähantrieb ) betrifft. Der Fahrantrieb ist mit 2x75W und die Messer mit 3x150W Motoren ausgestattet,
denke diese Leistung ist nur günstig mit einem Bleiakku zu erbringen, wenn die Betriebszeit mit einer Akkuladung auch noch hoch sein soll.
In diesem Zusammenhang finde ich die Lösung mit dem Antriebsaggregat ( so nennt der Hersteller die Akkubox ) bei der RoboMow RL-Serie genial. Erstens kann man als Löter diese Akkubox auch für andere Dinge gut nutzen. Zweitens - wenn man Geld übrig hat, kann man mit einer weiteren Akkubox sofort mit dem Mähen weitermachen. Von Nachteil sind natürlich die Ladezeit von ca. 16h sowie das Gewicht beim Bleiakku, aber als ich mal grob abschätzte, ob ein LiFePo4 mit 24V/17Ah evtl. günstiger ist als eine zweite Akkubox, lag der Pb klar vorn. Ok, es muß ja nicht gleich LiFePo4 sein, aber LiPo finde ich " Brandgefährlich ".
Von LiIon habe ich nicht genug Ahnung, denke aber das der Gewichtsvorteil und Ladezeitvorteil nicht den Kostenvorteil übertrifft,
wenn man Akku + Ladegerät berücksichtigt.

Bernd_Stein

[damfino]

Wenn ich nun flüchtig darüber nachdenke braucht so ein RMR eingendlich nicht viel Hardware, um das Gras zu schneiden. Es sind bei der RL-Serie lediglich 5 Motore anzusteuern, das Schleifensignal auszuwerten,
die Fernbedienung nutzbar zu machen, das Batteriemanagement und das Hauptproblem - die Navigation.

Einen Roboter zum fahren zu bringen ist ganz einfach. Aufwändig werden die Fehlerabfragen, zB steckt das Messer, drehen die Räder durch, etc. Navigation ist das i-tüpfelchen, es geht auch ohne wie praktisch alle Mäher beweisen. Aber wenn man einmal dran ist, kommt man nicht mehr davon los.

Das ist schön zu lesen, das Du das alles so auf die Reihe bekommst.

Und dann gibt es Tage wie gestern, 2/3 Katastrophenalarm...

Der Fahrantrieb ist mit 2x75W und die Messer mit 3x150W Motoren ausgestattet,
denke diese Leistung ist nur günstig mit einem Bleiakku zu erbringen, wenn die Betriebszeit mit einer Akkuladung auch noch hoch sein soll.

Ich konnte bei den käuflichen Mähern 2 Strategien erkennen:

• lange Mähzeiten mit Bleiakkus
• kurze Mähzeiten mit LiIo Akkus

Nachteil der Bleiakkus ist, dass die keinen Zyklusbetrieb aushalten. Und wenn, dann darf man die nur zu 30-40% entladen, dh von einem 17Ah Akku kann man grade 5-7Ah verwenden. Natürlich werden sie immer weit tiefer entladen, und dann ist nach ca 200 Ladezyklen schluss.
Ich hab ja die LiFePo Zellen drinnen, werden sonst in EBikes/EScooter verwendet. Sind nicht so empfindlich wie LiIo oder LiPo, angeblich bekommt man die nicht zum brennen. Sind auch mechanisch stabil, deutlich leichter als Bleiakkus, und man kann von 10Ah auch wirklich 10Ah verwenden. Am Besten sollen die A123 Zellen sein, mit 2000 Ladezyklen.
Nachteil: es gibt kaum Ladegeräte oder Balancer. Wobei Ladetechnik ist einfach, solange laden bis die Ladeschlussspannung erreicht ist. Das kann man leicht messen. Balancer ist Eigenbau und geht mal grad so. Robi2mow ist da ein weit besserer Bastler als ich und hat was mit speziellen IC's gebaut.

Der Fahrantrieb ist mit 2x75W und die Messer mit 3x150W Motoren ausgestattet

Wenn der Robi leichter ist, dh keine Bleiakkus, kann man mit den Leistungen runter gehen, bzw die Mechanik hält dann viel länger.
Meiner hat zB 2x8W Fahrbetrieb und 1x 40W Messer, Gesamtverbrauch ist im Durchschnitt bei 40W, die Motoren sind nur selten voll ausgelastet. Ist halt sehr am Automower angelehnt, ich würde am liebsten noch kleiner und leichter bauen.
Die Automower Messertechnik ist schon genial, da man mit dieser geringen Leistung durchaus hohe Gras schneiden kann. Sieht man auch auf meinen Videos, ich lass den Robi schon 5-10cm Gras wegfräsen. Nach dem ersten Mal bleiben lange Halme übrig, wenn er nochmal drüberfährt ist es auf 5mm zerkleinert.
Der Robomow schafft wahrscheinlich noch höheres Gras, ist aber einiges lauter.

Akkubox ist schon eine gute Idee, aber machen die Motoren 6h Dauerbetrieb durch? Hab da immer so meine Bedenken, da selten auf Dauerbetrieb ausgelegt wird.

LG!

Es sind 2 neue kurze Videos auf youtube.

[Bernd_Stein]

Nachteil der Bleiakkus ist, dass die keinen Zyklusbetrieb aushalten. Und wenn, dann darf man die nur zu 30-40% entladen, dh von einem 17Ah Akku kann man grade 5-7Ah verwenden. Natürlich werden sie immer weit tiefer entladen, und dann ist nach ca 200 Ladezyklen schluss.

Diese Aussagen müsste ich erst noch überprüfen. Evtl. lohnt sich dann ja doch der Umbau auf LiFePo4.

Das diese keinen Zyklusbetrieb aushalten ist nicht richtig.
Es gibt da zwei Typen. Der eine ist Trickle Use ( Notbetrieb, Notstrom ) und der andere Cycle Use ( Entladen, Aufladen ).
Hier mal ein Datenblatt von einem Cycle long life type :
http://industrial.panasonic.com/www-...ACJ4000CE6.pdf

Ich weiß, das ist auch in erster Linie ein Werbeblatt, aber so ganz doll lügen dürfen die ja auch nicht.
Interessant in diesem Zusammenhang ist das Diagramm Cycle life vs. Depth of discharge. Leider werde ich aus diesem Diagramm nicht schlau. Die Entladekurven enden etwa bei 60% bis 65% der Kapazität. Es gibt Entladetiefen von 100%, 50% und 30%. Bei einer Entladetiefe von 100% müsste für mich die Kurve bei ungefähr 0% der der Kapazitätsangabe enden.
Insofern könnte der Rest Deiner Aussage allerdings stimmen und bei diesem Akku wäre bei optimalen Bedingungen bei einer 100% Entladetiefe bei ca. 300 Zyklen ( Aufladen, Entladen ) schluß.

Bernd_Stein