Sitzrasenmäher (Fern-)lenkung nachrüsten

[SamG]

Hallo liebe Fachmänner/frauen

ich habe demnächst ein Projekt, einen Sitzrasenmäher (fern-)zu lenken.
Der Rasenmäher wird über ein Lenkrad, das über eine Lenksäule mit einem Zahnrad verbunden ist, gelenkt.
Unten an dem Zahnrad ist eine Art Zahnstange angebracht, die dann über Lenkgestänge die beiden Vorderräder lenkt.

Bestenfalls soll die manuelle Lenkung beibehalten werden.
Ich habe also an einen Servo gedacht, den ich in Achse (angeflanscht) oder auf dem "Weg" der Lenksäule parallel über ein zusätzliches Zahrad/Zahnriemen verbinden müsste?!
Ist das überhaupt möglich? Ich bin es gewohnt, dass Motoren (meist mit Getriebe), die solche Kräfte übertragen können, sich eben nicht mehr per Hand bewegen lassen!?

Kann man das mit "Servos" machen? Ist das nur pneumatisch möglich?

Könnt Ihr mir die ersten Meter meines Wegs weisen?
Gibt es da Standard-Ansätze, oder hat jemand etwas ähnliches schon gemacht?

Ich habe mal von einem Projekt gelesen, einem großen, flachen Lastenroboter, der zB zum Sandsäcke transportieren genutzt wurde. Aber ich habe das Projekt leider nicht wieder gefunden.

Wenn Ihr mir Tipps geben könntet oder ein paar Links für mich hättet, wäre das echt klasse!

Viele Grüße,
Sam

[nanota]

Hast Du schon eine Idee wie die die Motoren/Zylinder ansteuern möchtest? RC, Smartphone, Automatik?

Zur Mechanik:
Ich habe bei meinem auf das Lenkrad einen Aufsatz, welcher "aufgesteckt" wird und ein Zahnrad (vom Fahrrad) enthält. Dieses Zahnrad wir düber eine Kette mit einem anderen Zahnrad verbunden und von einem Wischermotor angetrieben. Wischermotor und Zahnrad sind über eine einstellbaren Rutschkupplung miteinander verbunden, so das ein durchdrehen bei erreichen des maximalen Lenkeinschlags möglich ist.

zur Steuerung habe ich bereits einen Thread eröffnet: https://www.roboternetz.de/community...Komponenten%29

[i_make_it]

Auch schon an die: "DIN EN ISO 5395-3:2014-03 Gartengeräte - Sicherheitsanforderungen für verbrennungsmotorisch angetriebene Rasenmäher - Teil 3: Rasenmäher mit Fahrersitz mit sitzendem Benutzer" gedacht?
Es gibt da so Nettigkeiten wie Sitzkontaktschalter etc.
Und welche Fernsteuerung soll den genutzt werden?
Es gehen ja nur Sicherheitsfernsteuerungen.
Bei einer normalen Modellbau Fernsteuerung hat man beim Senderausfall (weshalb auch immer) viel Spaß (ungewollter Splattermovie wenn man vom eigenen Mäher geschnetzelt wird)

Und eine Rutschkupplung an der Lenkung, echt?
Es ist schon klar das die Rutschkupplung nicht weis ob der Lenkweg am Ende des Einschlagweges ist oder einfach eine andere Kraft groß genug ist (wie z.B. ein an einer Rasenkante, Stein oder Beeteinfassung blockiertes Rad) sie auszulösen?
Eine Wegmessung und Begrenzung der Lenkbewegung darüber wäre vieleicht eine etwas weniger selbstmörderische Lösung.
Genauso wie ein dicker, fetter Notaus, und eine Totmanschaltung.

Will man so eine mechanische Lenkung (die keine Servolenkung ist) umbauen, so das sie motorisch als auch (zu jeder Zeit) manuell zu betätigen ist wir es etwas kompizierter.
Vom Prinzip her hat man ein Forcefeedbacksystem, nur das man 3 Stellkräfte hat.
A- Äußere Kräfte die an den Rädern wirken.
B- Stellanrieb für die motorische Lenkung
C- Lenkkräfte von der manuellen Lenkung

Man muß also C von A und B unterscheiden können.
Das geht nur, in dem man die Winkelstellung der Lenksäule bei A, B oder dazwichen erfasst und zwichen A und B sowie B und C je einenen Drehmomentsensor einbaut. Jetzt kann man die Drehmomente nach Quelle unterscheiden und festlegen daß das Drehmoment vom Lenkrad immer eine höhere Priorität als das vom Stellmotor.
Die Lenkung ist jetzt nicht mehr direkt, sondern motorisch, da der Motor proportional zum Drehmoment das vom Lenkrad kommt, seine Stellbewegung durchführt.

Kann man das mit "Servos" machen? Ist das nur pneumatisch möglich?

Könnt Ihr mir die ersten Meter meines Wegs weisen?
Gibt es da Standard-Ansätze, oder hat jemand etwas ähnliches schon gemacht?

@SamG: wenn das deinen Wissensstand beschreibt, würde ich empfehlen das als Langzeitprojekt zu betrachten (wird nicht in 2016 fertig) und mit was ungefährlicherem als einem mit rotierenden Klingen ausgestattetem Zig Kilo Teil als Erstlingswerk zu beginnen.

Hast Du schon eine Idee wie die die Motoren/Zylinder ansteuern möchtest? RC, Smartphone, Automatik?

Falls das Ziel nicht ist, in die Auswahlliste des Darwin Awards zu kommen (https://de.wikipedia.org/wiki/Darwin_Award http://www.darwinpreis.de), bleibt nur eine Sicherheitsfernbedienung mit Ausfall- und Störrerkennung, Notaus Funktion und Totmanschaltung. Modellbau RC Steuerungen sind da ungeeignet bzw. mit Zusatzmodulen für den Empfänger nur sehr bedingt geeignet. (Ich würde sie nicht nutzen).

[SamG]

Guten Tag,

ich weiß nicht, ob ich mich so undeutlich ausgedrückt habe, aber mir geht es tatsächlich NUR um die Lenkung!
Wie und ob das ferngesteuert wird, steht auf einem anderen Blatt und ist die Aufgabe eines Anderen.
Zumal das ein vollkommen funktionstüchtiger Sitzrasenmäher mit allen nötigen Schnittblatt-Schützen usw ist.
Wenn da was passiert, dann ein kleiner Auffahrunfall an der Wand. Es ist erstmal nicht das Ziel, das Mähwerk in irgendeiner Weise mit einzubeziehen.

Also: Ich würde mich sehr über weitere Tipps zur Mechanik freuen, Sicherheitsbedenken wurden jetzt ausreichend bekundet, denke ich.

@nanota: Der Wischermotor ist doch ein reiner DC-Getriebemotor, oder? Wie weißt du, wann du in welche Richtung einlenkst?
Der Mäher ist komplett elektro, außerdem befasse ich mich momentan nicht mit dem Antrieb, sondern einzig und allein der Steuerung.

@i_make_it: Vielen Dank für die Infos zur Theorie der Ansteuerung.
Wenn ich das richtig verstehe, müsste ich für deine Arte der Ansteuerung also auf alle Fälle die Lenksäule trennen?!
Oder kann man durch Sensoren die Torsion der Lenksäule messen?
Alleine die Lenkung wäre ein 6-Monate-Projekt. Ich bin erst an dem Punkt, wo ich entscheiden muss, ob das für mich machbar ist - und das hängt v.A. davon ab, wie leicht ich an Informationen komme. Wie du gemerkt hast, bin ich in Mechanik ein ziemlicher Newbe, und würde mich also über Links/Buchtipps o.ä. freuen.
Für die Materialarbeiten habe ich fähige Leute und eine gute Werkstatt zur Hand, es geht mir also wirklich nur um die (theoretische) Konzeption der Lenkung.

Viele Grüße,
Sam

[nanota]

Guten Abend,

@i_make_it: Ich kannte die Norm nicht, jedoch bin ich mir der Gefahren durchaus bewusst. Vielen Dank für die Info. Meine Konzentration liegt allerdings auf der technischen Realisierbarkeit.
Rutschkupplung: Diese soll als Drehmomentgrenze dienen. D.h. sie soll gerade auch bei Hindernissen nicht zu viel Drehmoment zulassen um die Beschädigung der Bauteile zu vermeiden. Somit gilt dies beim Ende (Lenkeinschlag) und, was meine Überlegung war, bei Unebenheiten im Gras. So ist auch gewährleistet, wenn der Mäher eine Kurve fahren sollte, die Reifen aber ein einer Spurrinne hängen bleiben, das Lenkgestänge nicht beschädigt wird und sich selbständig der Spurrinne anpasst. Ich hoffe nun ist meine Intension klarer?

@SamG: Wischermotor = günstiger Getriebemotor - Somit ist deine Aussage korrekt.

Ich habe diesen ebenfalls für die Lenkung vorgesehen. Der eigentliche Antrieb zur Fortbewegung erfolgt bei meinem Model hydrostatisch.

Als Idee meiner Überlegungen diente ein Lenkgestänge welches die Rotationsbewegung eines Wischermotors in lineare Bewegungen umsetzt. siehe als Vergleich/Idee: http://www.kti-brackenheim.de/online...-gestange.html

Anstatt Wischerblätter zu befestigen könntest Du auch dein Lenkgestänge anbringen. Fertige Löse mit geringem Lenkeinschlag für etwa 10-20Eur vom Schrottplatz deiner Wahl.

Gruß
nanota

[i_make_it]

Ich halte mich hier jetzt mal zurück, dafür habe ich schon zuviel erlebt.
Das sind interessante Projekte, aber meiner Meinung nach nichts für jemanden der nicht schon entsprechende Erfahrung hat, oder zumindest jemandem mit dem notwendigen Wissen und Sicherheitsbewustsein an seiner Seite.

Übrigens das Drehmoment und die Leistungsaufnahme eines E-Motors kann man über den Motorstrom und die Motorspannung ermitteln wenn man die Drehmomentkonstante des Motors kennt/ermittel hat. Damit behält man die Kontrolle und kann in einer Überlast Situation auch eine automatische Abschaltung durchführen.
Denn eine beschädigte Lenkung ist nichts im vergleich dazu, wenn der Mäher wegen einer Zwangsführung, entgegen des Lenkbefehls, so fährt, das ein entsprechend massives Hinderniss (z.B. Betonbeeteinfassung, Rasenstein etc.) ins Messerwerk kommt und zu einem Totalschaden an Meserwerk, Lagern, Motor und ggf. Chassis führt.

[Peter(TOO)]

Ich halte mich hier jetzt mal zurück, dafür habe ich schon zuviel erlebt.
Das sind interessante Projekte, aber meiner Meinung nach nichts für jemanden der nicht schon entsprechende Erfahrung hat, oder zumindest jemandem mit dem notwendigen Wissen und Sicherheitsbewustsein an seiner Seite.

Der letzte Punkt ist eigentlich der wichtigste. Nur so stellen sich auch die entsprechenden Fragen! Diese muss man nicht unbedingt selbst beantworten können, da kann man dann nachfragen.

Übrigens das Drehmoment und die Leistungsaufnahme eines E-Motors kann man über den Motorstrom und die Motorspannung ermitteln wenn man die Drehmomentkonstante des Motors kennt/ermittel hat. Damit behält man die Kontrolle und kann in einer Überlast Situation auch eine automatische Abschaltung durchführen.

Das braucht aber noch mechanische Kenntnisse!

Bei einem selbsthemmenden Getriebe wird das so nur ein Motorschutz, die restliche Mechanik wird nicht geschützt.
Da braucht man dann eine Rutschkupplung oder Scherstifte als Sollbruchstelle. Allerding kommen Sollbruchstellen bei einer Lenkung nicht unbedingt gut.

Rutschkupplungen haben aber auch ihre Tücken! Diejenigen welche auf Haftreibung basieren, verändern das Drehmoment mit der Abnutzung, Schmutz (besonders heikel ist meist Öl oder Fett) und der Temperatur.
Weniger sensibel sind da Rastmechanismen.
Möglich wäre im vorliegenden Fall auch eine Magnetkupplung, damit kann man auch einen Antrieb mit einem selbsthemmenden Getriebe wählen, die Kraft begrenzen und auf manuelle Steuerung umschalten.

MfG Peter(TOO)

[White_Fox]

Wie wäre es, die Torsion am Lenkrad/Lenkradachse zu messen? Überschreitet diese einen (relativ geringen) Grenzwert weiß die Steuerung, daß da etwas am Lenkrad in die andere Richtung will undkann isch zurückhalten. Mit zusätzlichen Informationen, wie z.B. Druckschalter unterm Sitz oder ähnlichem könnte man dann auch den Fall "Lenkrad hängt an einem stationären Hindernis fest" erkennen und behandeln.

Im Großen und Ganzen halte ich den Ansatz des Umbauens aber für schlechtes Gebastel. Das bisher Bestehende ist für die gestellten Anforderung und zusätzlich notwendigen Sicherheitsanforderungen nicht ausgelegt und ich würde eher eine Neukonstruktion angehen-was aber auch nicht einfach wird. Hier wäre eine "Drive-by-Wire"-Steuerung ein guter Ansatz, da man hier komplett elektronisch eingreifen kann. Da ist ein wasserdichtes Sicherheitskonzept aber unabdingbar. Da haben aber andere schon ausführlich dazu geschrieben...

[Peter(TOO)]

Wie wäre es, die Torsion am Lenkrad/Lenkradachse zu messen? Überschreitet diese einen (relativ geringen) Grenzwert weiß die Steuerung, daß da etwas am Lenkrad in die andere Richtung will undkann isch zurückhalten. Mit zusätzlichen Informationen, wie z.B. Druckschalter unterm Sitz oder ähnlichem könnte man dann auch den Fall "Lenkrad hängt an einem stationären Hindernis fest" erkennen und behandeln.

Technisch gibt es unzählige Lösungen. Mit der Torosionsmessung kann man das auch zur Servolenkung ausbauen

Im Großen und Ganzen halte ich den Ansatz des Umbauens aber für schlechtes Gebastel. Das bisher Bestehende ist für die gestellten Anforderung und zusätzlich notwendigen Sicherheitsanforderungen nicht ausgelegt und ich würde eher eine Neukonstruktion angehen-was aber auch nicht einfach wird. Hier wäre eine "Drive-by-Wire"-Steuerung ein guter Ansatz, da man hier komplett elektronisch eingreifen kann. Da ist ein wasserdichtes Sicherheitskonzept aber unabdingbar. Da haben aber andere schon ausführlich dazu geschrieben...

Eine Neukonstruktion braucht noch mehr Wissen und wer weiss wie "kriminell" dann das Mähwerk wird!

Wenn ich mir die Teileliste ansehe und die Reaktion zum Thema Sicherheit, dann bin ich froh, wenn ich möglichst weit weg von dem teil bin.

MfG Peter(TOO)

[White_Fox]

Meinst du diese Teileliste?
https://www.roboternetz.de/community...Komponenten%29
(Ist Rasenmäherverstümmelung jetzt eigentlich modern?)

Nun, deine Bedenken um deine Sicherheit teile ich da uneingeschränkt.

Eine Neukonstruktion braucht noch mehr Wissen und wer weiss wie "kriminell" dann das Mähwerk wird!

Hm...sicher? Sollten die Konstrukteure irgendeine Form von Sicherheitseinrichtung vorgesehen haben, bist du dir sicher dass die erkannt und durch den Umbau nicht versehentlich außer Funktion gesetzt wird? Keine Frage, eine Neukonstruktion erfordert eine Menge Wissen, aber dafür weiß man auch exakt was Sie kann und vor allem WAS SIE NICHT KANN. Meiner Meinung nach ist daß immer ein Problem bei Modifikationen oder Nachrüstungen und würde mir persönlich die größten Bauchschmerzen bereiten: Was könnte ich übersehen haben, an das die ursprünglichen Konstrukteure gedacht haben?

Auch wenn es hier "nur" um eine Handlenkung für ein noch relativ langsames und kleines Gefährt geht...

Und warum muß ich bei diesem thema immer daran denken: