stripmower
27.05.2009, 06:09
guten morgen!
seit monaten denke ich darüber nach, einen mähroboter für den bisher ungepflegten rasen des ferienhauses meiner eltern zu bauen. in der letzten zeit quält mich der gedanke immer mehr und ich habe mich intensiver mit dem gedanken auseinandergesetzt... und habe in eurem coolen forum gelesen:
problemstellung:
-eine rasenfläche von ca 1000m² mit rechtwinkligen grenzen soll gemäht werden .
-steigungen von teilweise fast 100%-> niedirger schwerpunkt/starke motoren(-untersetzung)
-hindernisse sollen umfahren werden
-der rasen soll nach möglichkeit mit einer spindel geschnitten werden
-der rasen soll in paralleln bahnen von ca 7-8*0,5m gemäht werden (streifenmuster)
-die bahnen sollen sich möglichst gleichmäßig/wenig überlappen (automatische düngerausbringung soll möglich sein)
-umfahrung von hindernissen (bäumen, mistgabeln, leigengelassenen gegenständen, lebewesen!!!)
-der mäher muss beim mähvorgang African Herbsman von bob marley spielen ;-)
mein konzept ist folgendes:
spindelmäher mit möglichst mittig angebrachter mähspindel und niedrigem schwerpunkt.
antrieb:
2 räder mit je einem scheibenwischermotor
1-2 scheibenwischermotor(en) zum mähspindelantrieb. (mindestdrehzahl)
energieversaorgung:
12V-bleiakkus
sensoren:
-induktionsspulen zur erfassung einer die (jeweilige) mähfläche begrenzenden induktionsschleife
-kompass- und neigungssensor (mit neigungskorrektur, laut hersteller auf 0,1° genau) zur erfassung/kontrolle der mährichtung
-bumper, ultraschllsensoren, zur hindernisserkennung.
-lichtschranke zu erfassung der winkelgeschindigkeit/drehzahlmessung der antriebsräder
-temperatursensoren an den motoren (überhitzungsschutz)
funktionsweise:
orientierung auf der fläche:
der mäher fährt eine vorgegebene himmelsrichtung ab, bis er an der mähfeld begrenzenden induktionsschleife um das zur zu mähenden fläche zeigende rad wendet und in entgegengesetzter richtung weitermäht bis zum nächsten kontakt mit der begrenzungsschleife.
verhalten bei hindernissen:
stößt der mäher an ein hindernis, wendet er um 90° und schwenkt den ultraschallsensor in richtung des hindernisses. er fährt weiter bis das hindernis aus dem sensorberich verschwindet. die fahrstrecke wird gemessen und gespeichert. dann wendet er ind die ursprungsrichtung und fährt weiter, bis das hindernis am ultraschallsensorvorbei gezogen ist. dann wendet er um weitere 90° und fährt die gemessene fahrstrecke zurück. er ist dann hinter dem hindernis auf seiner vorgesehenen bahn und mäht in entsprechender kompassrichtung bis zur induktionschleife weiter.
verhalten bei geländeneigung:
erfasst der neigungs-sensor eine über einen definierten wert hinausgehende quer-neigung, die einen kontakt der mähspindel an der neigungskante, bedueten kann, wendet er und fährt bis zur induktionsschleife.
um die gefällestecken ohne bodenkontakt der spindel zu mähen, wendet er dort um 90° in richtung der zu mähenden fläche und mäht die neigung herab, bis der neigungsensor eine ausreichend horizontale lage erfasst. dann wendet er um 180° mäht die steigung, bis der sensor eine horizontale lage erfasst. dann wendet er wieder usw... bis zum kontakt mit der induktionschleife: dort fährt er den hang herab (falls er nicht schon unten ist), wendet um 90° und mäht seine gewohnten bahnen weiter.
...möglicherweise ließen sich die gefälle-/steigungs-flächen auch durch weitere induktionsschleifen eingrenzen...
mir sofort ins auge springende probleme (sicher gerade mal 0,5-5% der wirklichen probleme):
-sind die scheibenwischermotoren ausreichend genau steuerbar? (schrittmotoren in ausreichender stärke erscheinen mir unbezahlbar) daraus folgt:
-lässt sich der mäher mit ausreichener genauigkeit dem recht genauen kompass (0,1°genauigkeit) nachführen? schon bei einer abweichung von 1° würden sich die 8m langen bahnen um 15cm überschneiden bzw. auseinanderlaufen.
-lässt sich der kompass ausreichend vom magnetfeld der induktionsschleife und motoren abschirmen? könnte der kompass-messwert zwischen den pulsen der induktionsspule abgenommen werden?
-reichen die kräfte der antreibsmotoren aus, um den mäher die steigungen bewältigen zu lassen? wie sieht es mit der dauerbelastbarkeit der motoren aus? halten sie einige hundert stunden durch, oder scheitert es daran, dass die kohlebürsten abfackeln? wäre vielleicht eine (wasser-)kühlung zum schutz der spule notwendig?
-habt ihr ideen für sicherheitseinrichtungen?
-ist eine mähspindel überhaupt sinnvoll? ein verklemmtes ästchen und schon steht die fuhre! ...vielleicht bodennahe "wischer" die den bereich vor der spindel frei halten?
mir ist klar, dass das ein recht ambitioniertes projekt ist und ich bin neuling. denkt ihr sowas ließe sich in 24 monaten realisieren?
zur zeit stelle ich mir noch die frage der machbarkeit. was sagen die erfahrenen roboterbauer unter euch: ist das ein hirngespinnst oder machbar? das teil soll funktionieren und nach möglichkeit unter 1000€ kosten.
was haltet ihr davon, erstmal das kleinste problem, die mechanik, zu bauen und an einer fernsteuerung zu testen.
WIE GEHE ICH DIE SACHE AM BESTEN AN?
viele grüße
stripmower
p.s.: spätere erweiterungen wären z.b.:
-modul zur ausbringung von dünger und saatgut
-modul mit walze, um die mähstreifen prägnanter zu machen.
-selbstständiges anfahren der durch infrarot markierten ladestation
-schnittgutbehälter der sich nach ansprechen des füllstandanzeigers an ir- oder rfid-markierten orten abgeladen wird
-statusmeldungen über sms oder gprs
.
.
.
seit monaten denke ich darüber nach, einen mähroboter für den bisher ungepflegten rasen des ferienhauses meiner eltern zu bauen. in der letzten zeit quält mich der gedanke immer mehr und ich habe mich intensiver mit dem gedanken auseinandergesetzt... und habe in eurem coolen forum gelesen:
problemstellung:
-eine rasenfläche von ca 1000m² mit rechtwinkligen grenzen soll gemäht werden .
-steigungen von teilweise fast 100%-> niedirger schwerpunkt/starke motoren(-untersetzung)
-hindernisse sollen umfahren werden
-der rasen soll nach möglichkeit mit einer spindel geschnitten werden
-der rasen soll in paralleln bahnen von ca 7-8*0,5m gemäht werden (streifenmuster)
-die bahnen sollen sich möglichst gleichmäßig/wenig überlappen (automatische düngerausbringung soll möglich sein)
-umfahrung von hindernissen (bäumen, mistgabeln, leigengelassenen gegenständen, lebewesen!!!)
-der mäher muss beim mähvorgang African Herbsman von bob marley spielen ;-)
mein konzept ist folgendes:
spindelmäher mit möglichst mittig angebrachter mähspindel und niedrigem schwerpunkt.
antrieb:
2 räder mit je einem scheibenwischermotor
1-2 scheibenwischermotor(en) zum mähspindelantrieb. (mindestdrehzahl)
energieversaorgung:
12V-bleiakkus
sensoren:
-induktionsspulen zur erfassung einer die (jeweilige) mähfläche begrenzenden induktionsschleife
-kompass- und neigungssensor (mit neigungskorrektur, laut hersteller auf 0,1° genau) zur erfassung/kontrolle der mährichtung
-bumper, ultraschllsensoren, zur hindernisserkennung.
-lichtschranke zu erfassung der winkelgeschindigkeit/drehzahlmessung der antriebsräder
-temperatursensoren an den motoren (überhitzungsschutz)
funktionsweise:
orientierung auf der fläche:
der mäher fährt eine vorgegebene himmelsrichtung ab, bis er an der mähfeld begrenzenden induktionsschleife um das zur zu mähenden fläche zeigende rad wendet und in entgegengesetzter richtung weitermäht bis zum nächsten kontakt mit der begrenzungsschleife.
verhalten bei hindernissen:
stößt der mäher an ein hindernis, wendet er um 90° und schwenkt den ultraschallsensor in richtung des hindernisses. er fährt weiter bis das hindernis aus dem sensorberich verschwindet. die fahrstrecke wird gemessen und gespeichert. dann wendet er ind die ursprungsrichtung und fährt weiter, bis das hindernis am ultraschallsensorvorbei gezogen ist. dann wendet er um weitere 90° und fährt die gemessene fahrstrecke zurück. er ist dann hinter dem hindernis auf seiner vorgesehenen bahn und mäht in entsprechender kompassrichtung bis zur induktionschleife weiter.
verhalten bei geländeneigung:
erfasst der neigungs-sensor eine über einen definierten wert hinausgehende quer-neigung, die einen kontakt der mähspindel an der neigungskante, bedueten kann, wendet er und fährt bis zur induktionsschleife.
um die gefällestecken ohne bodenkontakt der spindel zu mähen, wendet er dort um 90° in richtung der zu mähenden fläche und mäht die neigung herab, bis der neigungsensor eine ausreichend horizontale lage erfasst. dann wendet er um 180° mäht die steigung, bis der sensor eine horizontale lage erfasst. dann wendet er wieder usw... bis zum kontakt mit der induktionschleife: dort fährt er den hang herab (falls er nicht schon unten ist), wendet um 90° und mäht seine gewohnten bahnen weiter.
...möglicherweise ließen sich die gefälle-/steigungs-flächen auch durch weitere induktionsschleifen eingrenzen...
mir sofort ins auge springende probleme (sicher gerade mal 0,5-5% der wirklichen probleme):
-sind die scheibenwischermotoren ausreichend genau steuerbar? (schrittmotoren in ausreichender stärke erscheinen mir unbezahlbar) daraus folgt:
-lässt sich der mäher mit ausreichener genauigkeit dem recht genauen kompass (0,1°genauigkeit) nachführen? schon bei einer abweichung von 1° würden sich die 8m langen bahnen um 15cm überschneiden bzw. auseinanderlaufen.
-lässt sich der kompass ausreichend vom magnetfeld der induktionsschleife und motoren abschirmen? könnte der kompass-messwert zwischen den pulsen der induktionsspule abgenommen werden?
-reichen die kräfte der antreibsmotoren aus, um den mäher die steigungen bewältigen zu lassen? wie sieht es mit der dauerbelastbarkeit der motoren aus? halten sie einige hundert stunden durch, oder scheitert es daran, dass die kohlebürsten abfackeln? wäre vielleicht eine (wasser-)kühlung zum schutz der spule notwendig?
-habt ihr ideen für sicherheitseinrichtungen?
-ist eine mähspindel überhaupt sinnvoll? ein verklemmtes ästchen und schon steht die fuhre! ...vielleicht bodennahe "wischer" die den bereich vor der spindel frei halten?
mir ist klar, dass das ein recht ambitioniertes projekt ist und ich bin neuling. denkt ihr sowas ließe sich in 24 monaten realisieren?
zur zeit stelle ich mir noch die frage der machbarkeit. was sagen die erfahrenen roboterbauer unter euch: ist das ein hirngespinnst oder machbar? das teil soll funktionieren und nach möglichkeit unter 1000€ kosten.
was haltet ihr davon, erstmal das kleinste problem, die mechanik, zu bauen und an einer fernsteuerung zu testen.
WIE GEHE ICH DIE SACHE AM BESTEN AN?
viele grüße
stripmower
p.s.: spätere erweiterungen wären z.b.:
-modul zur ausbringung von dünger und saatgut
-modul mit walze, um die mähstreifen prägnanter zu machen.
-selbstständiges anfahren der durch infrarot markierten ladestation
-schnittgutbehälter der sich nach ansprechen des füllstandanzeigers an ir- oder rfid-markierten orten abgeladen wird
-statusmeldungen über sms oder gprs
.
.
.