Rasenmähen per GPS

[andish]

Passive Baken? :

Festplatte: Coole Idee!

Ich Suche aber immer mal wieder ein System, das für lau oder cent zu haben wäre, da ich mit Kids Robotik mache. Daher der Wunsch nach preiswerten Baken. Sie wollen sich Geld für das nächste Robotik-Projekt mit Rasen-Mähen verdienen, und je kleiner der Aufwand beim Vorbereiten der zu mähenden Gärten, desto besser.


Könnte jemand mal mithelfen, einen kritische Masse an Ideen für ein System mit "passiven Baken" zusammen zu tragen?

Ich mache mal eine Anfangsspende:

Baken:
Ich möchte "Speichenreflektor-Stäbchen" (3M SecuClip, z.B. Speichenreflektoren von Büchel) verwenden, die sind <10cm lang und haben ca. 5mm Durchmesser. (Sie werden längs in jede Speiche jeden Rades geclipst und ersetzen dann die gelben Katzenaugen auch nach StVO.)
Diese könnte man mit Polarisationsfolie schräg umwickeln und dann beim reflektierten Strahl den Winkel messen.
Zweite Methode der Codierung einer Baken-Nummer wäre es, die Stäbchen mit Streifen anderer Farbe oder schwarz zu umwickeln und eine Art senkrechten Barcode zu realisieren. Nachteil ist, dass man dann "3D" abtasten muss, aber je nach Unebenheit/Schräge im Gelände braucht man das eh'.

Der Vorteil einer runden Bake ist, dass von allen Seiten das Stäbchen gut zu sehen ist. (Der Schlitz im Clip stört kaum.)
Man kann es z.B. auf eine alte Speiche stecken und in die Erde rammen. Fertig.

Zur Zeit sitze ich noch auf der Idee, ein altes CD-Rom oder Audio-CD zu schlachten. Daraus gewinnt man:

Den Spindelmotor, der von der Decke eines umgestülpten Glases (Marmelade) hängt und einen Spiegel ca 45° trägt, später soll der einstellbar sein und die "Kuppel" gegen den senkrecht von unten kommenden Laser geneigt werden können.

Der Laser wird aufgeweitet, so dass er nahezu parallel mit 1cm Strahldurchmesser verläuft.
Er wird von unten auf den Spiegel gerichtet.
Ich Suche noch ein Modulationsverfahren, das eine Pulsung mit guten "Lock-In-Detection"-Eigenschaften verbindet.
Fragt sich, ob man eine eigene Optik für's Detektieren braucht, oder ob man die Optik des CD-Roms "as is" verwenden kann, die nach dem Prinzip des Strahlteilers arbeitet.
(Für Polarisationscodierte Baken: Man könnte die senkrechten 2 Pixel der 4-Quadranten-Empfänger mit unterschiedlichen Polarisationsfiltern bedecken. Mikroskoparbeit...)

Einen Lock-In-Verstärker hat mal jemand mit Cypress PSoC programmiert, da spart man sich viel Löten.
Ebenso gibt es Leute, die mit dem PSoC Brushless-Motoren ansteuern. Mit den meist vorhandenen 3 Hall-Sensoren kann man sehr auflösend den Winkel detektieren, mein Vorhaben ist, die 12 Polwechsel, die CD-Rom-Brushless meist haben, zur Winkelmessung mit analoger Abtastung der Hallsensoren auszunutzen, so dass man unabhängig von Gleichlaufschwankungen wird. Ein bisschen Schwungmasse wird aber sicher helfen. Einen kleinen Fotodetektor extra braucht man für "12h", also die absolute Position unter den 12 gleichen Phasen pro Umdrehung, es sei denn, der Magnet des Spindelmotors ist unsymmetrisch und man bekommt es ohne heraus. (Bisschen nachhelfen, anschleifen...

Die Idee, Kompass und Odometrie mit einzuarbeiten, finde ich toll, die Frage ist, wer da die nötige Sensor Fusion als handhabbares Modul in Software oder Hardware mal ausprobiert hat.
Es soll inzwischen Asics geben, die man sogar mit einem Ein-Pixel oder 16-Pixel Auge für optical flow füttern kann.

Ansonsten habe ich mich für "Indoor" für IR-Fluoreszierenden Farben interessiert, die eine solche Bake vielleicht für das Auge nahezu unsichtbar ermöglichen. Man kann von sichtbar zu 850nm Downl-Converting Pigments als Code nutzen, wenn man mehrere bekommt, sonst muss man wieder "Bar-Coden".

Hoffe, jemand findet den alten Thread immer noch interessant.

Leider ist die Bilderkennung inzwischen so gut, dass jedes Handy das Problem prinzipiell lösen kann, so dass das Interesse an "harten Baken" gesunken ist.
Ich finde aber gerade für Kids es wichtig, dass die Welt in ihrer Komplexität reduziert wird auf simple und zuverlässige Modelle.
Ein paar Leuchttürme mit bekanntem Abstand finde ich da realistisch und sympatischer als Sensor Fusion auf optical flow.

(Ein bisschen Trigonometrie, die einem über das Abi hinaus tragen könnte, fällt da auch bei ab


Gruß!

Andi

[HaWe]

ich bin gespannt - ich Suche so so etwas auch, seit annähernd 20 Jahren, aber die Lösungen für Positionierung heißen leider:
einfach, aber teuer (pozyx für Arduino oder Raspi: 600 EUR)
oder
billig, aber sehr kompliziert, dafür halbwegs zuverlässig (AprilTags plus Cam, etwa 80 EUR schätzungsweise) oder etwas einfacher, aber dafür unzuverlässiger (Arduino plus PixyCam und ColorCode-Tags als Baken, ca. 100 EUR).

GPS ist IMO noch am besten: einfach, aber ungenau (+/-5m, 15EUR), per stat. Referenz-Station schon sehr genau (+/-10cm, 30 EUR), aber schon wieder etwas komplizierter.

Bin aber gespannt auf neue Ideen.

[sigo]

Hallo


sigo: Eine reichweite von 12 m klingt ja vielversprechend. Wie sieht´s im Freien mit Sonnenlicht aus ?

Ich hab den Versuch bei Sonnenschein im Garten gemacht. Allerdings so gegen 15:30h.

Eine Festplatte ist natürlich von der Lagerung und dem Gleichlauf optimal.

Und 1/3° ist ja super. Wenn du das praxisgerecht hinbekommst, dann wäre das der Hammer.

Bedenke bitte auch, dass du ja eine Rundumsicht der Fotodiode(n) brauchst. Wenn du mit mehreren Fotodioden arbeitest, belastet die Kapazität der anderen Dioden die aktive Diode. Wenn du mehrere Verstärker nimmst, wird der Schaltungsaufwand schnell größer.
Eine zirkulare vertikalkonvexe Linse (fesnell-Folie) würde den vertikal aufgeweiteten Strahl bündeln und so die Energie erhöhen können.

Viel Erfolg,

Sigo

[martinpi]

Im aktuellen Spektrum der Wissenschaften ist ein kurzer Artikel über kommerzielle automatische Rasenmäher. (SdW 9/08, S.94, "Robbie mäht den Rasen")
Diese fahren nur mit Magnetkompass, Odometer, Kollisions-Taster und einem Induktionsdraht als Begrenzung.

Ich denke dass GPS heutzutage ausreichend genau ist.
Flugmodelle kann man auf diese Art steuern, siehe http://paparazzi.enac.fr
Eine Verschiebung kann man vor dem Start korrigieren, so macht es Paparazzi. Ich überlege, eine Steuerung für den Aufsitz-Mäher des Modellflugplatzes mit GPS zu bauen. 5000qm, recheckig, keine Hindernisse, 4h Mähzeit (so ein Husquarna-Ding bräuchte ca. 24h).

Zur optischen Peilung möchte ich noch anmerken dass es IMHO nicht erforderlich ist, die Peilungen gleichzeitig durchzuführen.
In der Seefahrt gibt es das Prinzip der "Versegelungspeilung". Das wendet man an wenn man keine gleichzeitigen Peilungen vornehmen kann. Z.B. kann man die Sonnenhöhe zu verschiedenen Zeiten messen oder man peilt mehrmals den selben Leuchtturm mit dem Peilkompass während man vorbeifährt.
Die erste Messung ergibt eine sogenannte Standlinie, sie verbindet alle möglichen Standorte. Im Fall des Leuchtturms ist die Standlinie der Peilstrahl, das entspricht der Winkelmessung mit der Bake.
Auch die zweite Messung (vom selben Objekt oder von einem anderern) ergibt eine Standlinie. Die Strecke, die seit der ersten Messung gefahren wurde ist annähernd bekannt (Log bzw. Odometer).
Man verschiebt die erste Standlinie um eben diese Strecke, der Schnittpunkt ist der Standort. Mehr als zwei Peilungen kann man natrlich genauso "versegeln".
Im Fall des Rasenmähers müssten demnach nicht alle Baken gleichzeitig senden, damit entfällt das Codierungsproblem.

Eigentlich müsste das auch für das Hyperbel-Verfahren (Messung der Laufzeit-Differenz) gelten, indem man den Ort der ersten Schallquelle rechnerisch um die zurckgelegte Strecke verschiebt. Ich denke dass frühere GPS-Empfänger so arbeiteten, denn diese konnten immer nur einen Satelliten empfangen, dann den nächsten usw.