3D gedruckter "Ardu"Mower

[tobytetzi]

Hallo,

ich bin Toby, etwas über viezig und bin durch Zufall auf diesen "ArduMower" gestoßen.
Ich hoffe nicht, das ich jetzt von Euch "ausgelacht" werde. (Diese Seite hier war mir zuvor leider nicht bekannt)

Ardumower

Ich beschäftige mich seit November mit der 3D Druckerei, habe mir 2 Drucker selber gebaut.
Ich bekam dafür viel Hilfe in einer anderen Community.
Da ich stolzer Besitzer einer CNC Fräse bin, seit einigen Jahren Modellflug betreibe, mir schon das ein oder andere Atmel/STM32 Projekt "gebastelt" habe, stellte der Drucker keine sehr große Herrausforderung da.
Zudem musste eine neue Herrausforderung her.

So, nun zum eigentlichen Thema.

Nach einiger Druckzeit steht der Mower nun vor mir.

Die Elektronik basiert auf einem ArduinoUno mit L297 Motortreiber.
Diese soll auf Lochraster aufgebaut werden, dafür habe ich mir aber Platinen gemacht.

Der gedruckte Mower hat ein sehr einfaches Chaos Mähprinzip.
Die Firmware besteht aus Perimeter und Kollisions Erkennung und hat eine Akkuüberwachung.

Hier meine ersten "Gehversuche"

Kollisions Test

Perimeter Test

Da ich, wie gesagt, Modellflieger bin, muss auch eine RC Anbindung her.
Diese war schnell erledigt. Ist aber eher nur eine Spielerei.

RC Test

Da mir das Chaos Mähprinzig nicht wirklich gefällt, habe ich einige weitere Fragen.

Wie kann man unterscheiden ob man in oder außerhalb der Begrenzungsschleife ist?
Hier steht etwas davon, das eine Erkennung statt findet.
Link

Was benötigt man, um eine virtuelle Karte des Rasens zu erstellen, die später Bahn für Bahn abgefahren werden soll?
Odometrie und Kompass, reicht das aus? Wozu dann noch GPS, da es doch sehr ungenau ist.
Leider habe ich noch kein Projekt mit Odometrie bzw, Kompass gehabt.
Ich habe mir ein paar Daten und Anleitungen zum Bosch Ingedo angesehen, so soll es mal werden, vielleicht sogar besser?

Ich würde gerne eine Ladestation bauen, die der Mower selbstständig findet, dazu muss der Mower natürlich wissen, wo sich diese befindet.

Ich hoffe, ich bin bei Euch richtig aufgehoben, und kann hier noch so einiges zum Thema lernen, und Euch weiterhin noch etwas mit "Anfängerfragen" bombadieren kann.

Lieben Gruß Toby

 

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Hallo Tobias,

Bevor wir ins Detail gehen du hast einen netten Selbstbau Rasenroboter.
Das hat Allerdings nichts mit einem Ardumower zu tun. (Hatte ich auf Deiner Platine gelesen)
Ardumower ist kein Allgemeiner Begriff der alle möglichen Selbstbau Rasenroboter beschreibt.
Ardumower ist der Name dieses Open Source Projektes und der hier Entwickelten Steuerung.
Nicht das es da Missverständnisse gibt.

Eventuell näherst Du dich ja noch dem Ardumower an.
Wenn Du eine Virtuelle Karte nutzen möchtest sind sind andere Hardware Voraussetzungen nötig.
Den Entwicklungsstand bei uns findest Du hier: http://www.ardumower.de/index.php/de/forum/software/827-ardumower-software-sunray Ein GPS ist bei der Lösung nicht nötig.

Eine Schleife mit In/Out Erkennung wird hier behandelt: http://wiki.ardumower.de/index.php?title=Perimeter-Schleife So findet er auch zur Ladestation.

Das Wiki ist nebenbei eine gute Quelle um erste Fragen zu klären.
Für weitere Rätsel die dort nicht beantwortet werden gibt es ja das Forum.
Viel Spaß hier.

 

[tobytetzi]

Hallo Markus,

vielen Dank für die Tips, da kann ich mich etwas gezielter Einlesen.
Wahrscheinlich läuft es eh auf einen richtigen Ardumower raus. Wenn es nicht alles so teuer wäre ;-)

Im Moment bin ich aber eher etwas gefrustet von meinem Ding.
Ich wollte heute das erste Mal mit Mähwerk ein paar Runden auf dem Rasen drehen.
Nun gut, was ist passiert, der Fet für das Mähwerk wurde viel zu heiß, es hat eine Leiterbahn zerstört.
Der Mähmotor hat wohl kurz blockiert, der Buz11 hat zu viel Strom aufgenommen,
das mochte, Gott sei Dank, "nur" die Leiterbahn nicht.
Hätte ich es auf Lochraster aufgebaut, hätte wahrscheinlich der Buz die vollen 12Volt auf den Arduino Pin gegeben.
So läuft der Arduino wenigestens noch, der Schaltplan muss aber überarbeitet werden.
Ohne vernünftige Transistor Schaltung und Stromüberwachung komme ich so nicht weiter.
Ich hätte mir von einem Kaufprodukt doch mehr erwartet.

Apropos Kaufprodukt, der Mower trägt offiziell auch den Namen "Ardumower", daher die Bezeichnung auf meinen Platinen.
Es war nicht meine Absicht den Namen Zweck zu Entfremden oder Ähnliches.

Gruß Toby
Attachment: https://forum.ardumower.de/data/media/kunena/attachments/3277/20160326_144537_resized.jpg/

 

[markus-lbon-facebook]

Apropos Kaufprodukt, der Mower trägt offiziell auch den Namen "Ardumower", daher die Bezeichnung auf meinen Platinen.
Es war nicht meine Absicht den Namen Zweck zu Entfremden oder Ähnliches.
Gruß Toby

Das hatte ich mir schon gedacht.


Zu den Kosten, ja nicht ganz billig.
Aber wir wollten keine Bastler Lösung sondern ein robustes Chassis und kräftige Motoren.
Was unsere Treiber und Motoren hergeben ist hier gut zu sehen .
Das soll ja viele Jahre halten.
Wenn das Geld knapp ist man kann sich hier auch einen Ardumower " zusammen schreiben ".
Du kannst ja auch nach und nach anfangen und musst nicht alles auf einmal stemmen.
Alle Bereiche (Steuerung, Antriebe, Chassis, Sender... ) können einzeln erworben werden.
Kaufen muss man natürlich gar nichts, alles Open Source.

 

[nero76]

Hallo,

Was benötigt man, um eine virtuelle Karte des Rasens zu erstellen, die später Bahn für Bahn abgefahren werden soll?
Odometrie und Kompass, reicht das aus? Wozu dann noch GPS, da es doch sehr ungenau ist. Leider habe ich noch kein Projekt mit Odometrie bzw, Kompass gehabt.

Odometrie ja. Kompass auch ja, reicht aber nur bedingt, da der Mähmotor ihn ganz schön durcheinander bringt. Daher nimmt man lieber gleich noch einen Gyro hinzu, z.B. alles verpackt in einem IMU-Modul (z.B. MPU9150). Der Gyro sollte minimal driften (Vergleichstabelle hier: http://wiki.ardumower.de/index.php?title=IMU#Gyro), dann kann man ihn für 3 Minuten unter ein Grad Fehler verwenden, und dann kurz Motoren abstellen und Kompass einlesen.

GPS ist nicht wirklich hilfreich, kann entfallen denke ich.

Ich habe mir ein paar Daten und Anleitungen zum Bosch Ingedo angesehen, so soll es mal werden, vielleicht sogar besser?

Ja, wir wollen von Chaos-Mähen wegkommen und systematisch und in kürzester Zeit alles mähen. Punkt 1 ist exakt geradeausfahren (und Kurs halten) und Punkt 2 abschätzen wo man gerade ist und die gemähte Bahn in eine Karte eintragen. Da man nicht wirklich wissen kann, wo man ist, dreht man den Spieß einfach um und schätzt wo man nicht sein kann. Wenn wir z.B. die Schleife abfahren können wir zunächst überall sein. Also setzen wir überall potentielle Punkte auf unsere Schleife (sogenannte Particle). Wenn wir nun die Odometrie-Sensoren und den Fahrkurs auswerten, lassen wir unsere Particle auf der Karte mit diesen Sensorwerten (Strecke, Kurs) einfach mitfahren. Es wird Particle geben die die Schleife verlassen - diese entfernen wir von der Karte. Nach und nach werden nur noch die Particle übrig bleiben welche unsere exakte Position beschreiben. So ähnlich funktioniert das Verfahren dann auch zur Positionsbestimmung beim Bahnen mähen. http://ardumower.de/index.php/de/forum/software/827-ardumower-software-sunray

Ich würde gerne eine Ladestation bauen, die der Mower selbstständig findet, dazu muss der Mower natürlich wissen, wo sich diese befindet.

Dieser Punkt ist noch relativ einfach umzusetzen: Schleife im Uhrzeigersinn abfahren bis an zwei Lade-Kontakten des Roboters eine Spannung messbar ist. Die Ladestation mitsamt den Ladestation-Kontakten stehen also mitten auf der Schleife.

Ich hoffe, ich bin bei Euch richtig aufgehoben, und kann hier noch so einiges zum Thema lernen, und Euch weiterhin noch etwas mit "Anfängerfragen" bombadieren kann.

Das bist Du - wo sonst gibt es so ein vielseitiges Forum dass sich ausschließlich mit dem Bau eines Rasenroboters beschäftigt ;-)

Gruss,
Alexander

 

[tobytetzi]

Hallo Markus, Hallo Alexander,

vielen Dank für die Infos.

Wie würdet ihr an meiner Stelle fortfahren?
Mein Chassis zum Testen weiter aufbauen oder gleich eine ordentliche Basis schaffen?
Stück für Stück aufbauen, nu ja, eine gewisse Grundausstattung wird ja nunmal benötigt, und das geht schon ins Geld.
Ich könnte mir ggf. das Chassis selber fräsen, falls meine Fräse groß genug ist.
Bleiben immer noch die Motoren, Steuerung, Sensoren, Schleife übrig.
Meine Motoren haben keine Drehzahlerkennung, bzw. Odometrie, also müssen da andere her.
Der Mähmotor ist auch nur ein "550er Mabuchi Abklatsch".
Steuerung, Sensoren und Schleife müssen eine Einheit ergeben, also auch alles ersetzen.
Die Ausstattung dann wie hier von Dir, Alexander, beschrieben nehmen?

Lieben Gruß Toby

 

[nero76]

Hallo Tobias,

jeder hat andere Rasenflächen und folglich hat jeder andere Ansprüche an so einen Rasenmäher - schwer zu sagen was Du brauchst ohne Deine Rasenfläche gesehen zu haben. Für eine kleine Fläche ist Chaos mähen vielleicht noch praktikabel. Bei unserer Fläche mit vielen verwinkelten Ecken dauert das einfach viel zu lange, daher meine Entwicklungsarbeit mit der Software "Sunray".

Mehr High-Tech ("Bahnen mähen mit Kartierung") braucht etwas mehr Sensorik, soviel steht fest. Du könntest Encoder an die Motoren anbringen, fehlende Stromsensoren ergänzen, den Arduino Uno gegen einen Arduino Due austauschen, IMU- und Bluetooth Module ergänzen. Ich habe bestimmt ein paar Dinge vergessen aber prinzipiell wäre es so machbar.

Ein anderer Weg wäre möglichst fertige Komponenten zu verwenden (das ist immer mein Vorgehen, was schon da ist muss man nicht neu erfinden). Also Motoren gleich mit Encoder, PCB zum Bestücken und Chassis-Teile.

Prinzipiell läuft die Ardumower-Software am besten mit den Ardumower-Komponenten und PCB, da sie für diese entwickelt und getestet wurde. Bei Nicht-Ardumower Komponenten ist man immer etwas auf sich allein gestellt.

Bei zukünftigen Entwicklungen werden wir uns immer auf Ardumower-Komponenten beziehen, da man nicht für alle Eventualitäten alles beschreiben kann.

Am besten Du schaust Dir die Schaltung des PCB mal an. http://wiki.ardumower.de/index.php?title=Ardumower_LP#Leiterplattenversionen
Gruss,
Alexander

 

[tobytetzi]

Hallo,

ich habe mich mal nach Odometrie zu meinen Motoren umgesehen.

Die derzeit verwendeten sind folgende:
RB 35 1:200

Ich habe bei Polou diese gefunden:
100:1 Metal Gearmotor 37Dx73L mm with 64 CPR Encoder

Die Conrad Motoren haben eine Leerlaufdrehzahl von 6.000 U/min, die Polou 11.000 U/min.
Das Conrad Getriebe hat eine 1:200, die Polou 1:100 Übersetzung. Evtl. könnte man die Getriebe auch tauschen.

Die Polou Motoren haben einen 64 CPR Encoder, also 64 Ticks pro Umdrehung.
Ist das nicht ein bisschen viel? Eure Motoren haben nur 5 Ticks pro Umdehung.

Dann hätte ich noch mal eine Frage zum Ardumower Board 1.2
Laut "Bauanleitung" haben sich ein paar Fehler eingeschlichen.
Ist die V1.3 absehbar, oder müssen erst die "alten" Platinen weg?
Da meine Motoren nur bis 12Volt ausgelegt sind, ist das ein Problem, oder läuft das Ardumower Board 1.2 auf 12 und 24 Volt?

Was benötige ich nun wirklich um einen funktionsfähigen Mower (auf Basis meines Chassis) zu bekommen?
- derzeit funktionsfähige Version (wahrscheinlich mit Chaos System)
- Sunray Version

- Ardumower Board 1.2
- Zubehör Set
- Arduino Mega bzw. Due
- 2x Schleifenempfänger Kit
- MPU-9150
- HC-05
- Dual MC33926 2x ?

- Protector Board ? Wie viele ?
- Unterspannungsschutz Board ?
- INA169 Wie viele ?
- RTC ? Braucht man nicht, bzw, läuft mit "Sunray" nicht ?

- Perimeter Sender Board
- 1x Dual MC33926
- 1x INA169
- 1x LM2569 Board
- 1x Arduino Nano

Lieben Gruß Toby

EDIT:
So in etwa sieht unser Rasen aus, sehr viele Ecken, Kanten, Begrauf/Bergab, Bäume,....

Attachment: https://forum.ardumower.de/data/media/kunena/attachments/3277/ZuHauseRasen.jpg/

 

[kurzschuss]

Hallo Tobias
Ich versuche mal die Fragen zumindest soweit ich kann zu beantworten.
Generell ist es so das einiges inoffiziell möglich ist. Aber es gibst so viele Möglichkeiten die wir alle gar nicht austesten können. Das ist mit ein Grund warum wir nur bestimmte Komponenten empfehlen wie zum Beispiel die Motoren weil wir die auch selber verwenden. Auch wir haben andere Möglichkeiten getestet und mussten zum Teil Verluste hinnehmen.

Offiziell ist es so das wir mit 24V arbeiten und die Platine dafür ausgelegt ist.
Sie kommt auch mit kleineren Spannungen zurecht was aber nicht von uns getestet worden ist. Es gibt aber viele Leute hier im Forum die z.B mit 12V arbeiten.
Wenn du dich erstmals langsam mit deinem Komponente heran tasten willst ist das mit dem 1.2 Board möglich.
Generell ist es aber so das eine geringere Betriebsspannung meistens ein höheren Strom nach sich zieht. Die Leiterbahnen können können aber nur ein bestimmten Strom aushalten. Aber bisher haben wir da noch nichts negatives gehört.

Für 12V müssen nur einige wenige Sachen geändert werden auf der 1.2 Platine

R2 Vorwiderstand „Led Betriebsspannung“ muss bei 12V auf 560OHm angepasst werden
R11 Vorwiderstand“StationsLED „ muss bei 12V auf 560OHm angepasst werden
und du benötigst noch statt den 24V Relais ein 12V Relais.

Ich gehe mal davon aus das du die Platine V1.2 aus dem Shop bestellen möchtest.
Da sind 2 kleinere Fehler vorhanden die aber ohne Problem gelöst werden können.

Generell haben wir versucht die Platine so auszulegen damit diese auch als Ersatz für andere Rasenroboter herhalten kann wo z.B die Hauptplatine defekt ist.

Ich empfehle dir mal hier die aktuelle Doku durchzulesen. Da sind auch die Fehler dokumentiert und deren Behebung. https://github.com/Ardumower/ardumower/tree/develop/Dokumentation


Zur 1.2 Platine
Diese ist im Moment aktueller Stand und es sind noch einige vorhanden.
Das heißt solange da kein Engpass entsteht wird die nächste Platine auf den Duo aufbauen damit da auch möglichst die Sunray Software laufen kann.
Wie lange das dauert können wir leider noch nicht sagen.
Eine fehlerbereinigte Platine V1.2 würde evl nur dann kommen wenn keine Platinen der Serie V1.2 mehr verfügbar sind und die neue Platine für „Sunray“ noch nicht fertig ist.

Die Platine selber ist mit Kicad gezeichnet und die entsprechenden Dateien sind auch auf Github zu finden.


Durch die neue Software Sunray ist es aber nötig einiges an den Platinen zu verändern und zu entwickeln.
Dafür wird aber die Hardware zur Zeit komplett neu überarbeitet. Das heißt es wird eine neue Hauptplatine geben und evl andere Platinen . Dafür haben die Entwicklungsarbeiten gerade begonnen.
Das Problem dabei ist das die 1.2 Platine mit dem Arduino Mega von der Rechenleistung und dem Speicher für die Karte sehr begrenzt ist. Der Mega läuft auf ein 5V System.
Daher ist es geplant den Duo einzusetzen der über etwas mehr Speicher und Rechengeschwindigkeit verfügt. Allerdings hat der ein 3,3V System.
Das ist auch der Grund das die Software Sunray auf neue Hardware aufgesetzt wird.

Gehen wir mal davon aus das du dich für das Board V1.2 entschieden hast
Dann brauchst du als Grundausstattung für den Mower:
- 1x Ardumower Board 1.2
- 1x Zubehör Set (12V)
- 1x Arduino Mega
- 1x Schleifenempfänger Kit
- 1x gy-80 (MPU-9150kommt mit der neuen Hardware Sunray)
- 1x HC-05
- 2x Dual MC33926
- 1x Ina 169 (der 2 auf der Platine wird nicht gebraucht)
- 1x LM2596 DC-DC Stepdown Wandler
(weitere DC-DC Stepdown Wandler sind nur dann erforderlich wenn du vorhast z.B ein Wlanmodul einzusetzen) oder wenn sehr viele weitere Komponenten angeschlossen werden. Dann bräuchtest du 3 Module)

Bei der Bestellung bei Markus im Shop musst du angeben das du die 12V Zubehör Version brauchst (kann man auswählen). Dann kommt ein anderes Relais mit bei.
(der MPU-9150) wird nur bei der Sunray Hardware eingesetzt werden)

Weitere Module wir Uhr usw sind vorhanden

Für den Schleifensender
1x Perimeter Sender Board (Prototyp) mit Platinenzubehör dafür was darunter im Shop aufgeführt ist +
evl Gehäuse
2 oder 3 Lautsprecherbuchsen

An den Schleifensender wird auch das Ladegerät angeschlossen was du zum Laden deines Mowers verwenden möchtest. Evl wird da noch eine Buchse benötigt.

Bei der Led Betriebsspannung muss auf der Platine des Schleifensenders dort auch evl der Vorwiderstand gewechselt werden .


Der Unterspannungsschutz ist für 12V noch nicht getestet worden von uns(wir haben alle 24V). Daher kann ich leider nicht sagen ob er bei dir funktioniert.
Wir verwenden z.B spezielle Akkus ähnlich Lipo die eine Unterspannung nicht unbedingt vertragen. Deswegen wurde diese Abschaltung entwickelt.
Zwar bleibt der Mäher ab einer gewissen Unterspannung stehen - kann sich selber aber nicht abschalten. Die Steuerung wird weiterhin mit Strom versorgt was evl zu einer Tiefentladung nach einiger Zeit führen kann.


Kommen wir zu dem Protektorboard
Bei den Leuten die die 24V benutzen kam es vor das einige Motortreiber ab geraucht sind durch Spannungsspitzen. Dafür wurde das Protektorboard entwickelt um das zu verhindern.
Wie das bei 12V ist kann ich nicht genau sagen inwieweit da Spannungsspitzen auftreten die gefährlich werden. Ist wiederum auch von den Motoren abhängig.
Wenn würdest du 2 Stück benötigen. Einen für die Antriebsräder und einen für den Mähmotor
Schaden kann es auf keinen Fall.

Nur noch kurz zu den Motoren Odemetrie. Da hat Alexander (Softwareentwicklung)' mehr Ahnung.
Die Impulse per Umdrehung sind davon abhängig wo der Encoder sitzt.

Unsere Motoren haben:
Encoder 5 Impulse pro Umdrehung
31 Umdrehungen nach dem Getriebe
mit einer Übersetzung 1:212
Das entspricht etwa 6572 Umdrehungen des Motors vor dem Getriebe.
Das heißt der Motor vor dem Getriebe dreht sich 212mal damit der Motor nach dem Getriebe sich 1 mal dreht.
Impulse pro Umdrehung wäre demnach : 6572 /31 = 212
Da der Encoder aber vor dem Getriebe sitzt haben wir bei einer Radumdrehung 212*5 Impulse.
Also 1060 pro Radumdrehung

Ich hoffe ich habe nichts vergessen

Viele Grüße
Uwe

 

[paddy]

Hallo Tobias,

deinen selbstgedruckten Mower habe ich auch schon entdeckt. Ich beschäftige mich gerade mit 3D Druck (hab noch keinen, will einen) und habe den gefunden. Hast du den mal gedruckt? Wie stabil wird das ganze denn?

Wenn dir das Chassis gefällt, nutze es ruhig weiter. Die Steuerung würde ich aber mit PCB V1.2 zu einem echten Ardumower ersetzen.

PS: Was für einen Drucker hast du gebaut? Fertiger Bausatz?

 

[tobytetzi]

Hallo Patrick,

ich habe das Projekt nicht weiter verfolgt.
Das Chassis ist instabil, das Gewicht ist zu gering, die Messerscheibe unterdimensioniert, die Elektronik nicht ausgereift,...
Ich würde sagen, das lohnt sich so nicht, nicht so.

Ich habe mir einen Graber i3 selbst gebaut.
Frame aus 6mm Multiplex gefräst.
Erst mit Toolson Teilen V1, später auf Toolson V2 mit Sinterlagern umgebaut.

Gruß Toby
Attachment: https://forum.ardumower.de/data/media/kunena/attachments/3277/20160221_112353_resized.jpg/

 

[jemihi]

Schickes Teil ... wo hast du die CAD-Daten für die Teile her? Meine Fräse würde sowas plötzlich auch gerne ausfräsen wollen

(Und meine Frau mich töten ... )

Hast du zufällig eine Linksammlung für mich?

Gruß,
Jem

 

[drolli]

Hallo Toby,
Ich habe mir das Projekt von Andreas Haeuser auch zusammengebaut. Funktioniert im Prinzip. Ist jetzt nicht sooo instabil, hat aber die o.g. Schwächen (erkennt nicht ob er sich innerhalb oder ausserhalb der Schleife befindet).
Das Chassis gefällt mir aber ganz gut und ich versuche gerade eine "schöne" Kombination aus dem Chassis und der Elektronik aus diesem Projekt zu entwickeln. Der Cuttermotor ist schon ein ein ziemlicher Klopper

VG
Reiner