Rasenmäher mit Navigation => neu mit A* Wegfindung!

[damfino]

Hallo!
Die Genauigkeit von 1,2m würde mir schon genügen, nur die interne Berechnung geht genauer, den Formeln ist das egal.

Das GPS sendet jede Sekunde die Position, in der Zeit fährt der Mäher ca 60cm. Mit 6 Messungen wäre man fast noch innerhalb der 3m Ungenauigkeit des GPS von der ersten Messung. Kommt da wirklich noch was vernünftiges heraus?
Denn er sollte schon relativ schnell nach einer Drehung die halbwegs korrekte Richtung haben, nach 10m wäre es schon zu spät, da ist er ziemlich sicher schon wieder an einem Hinderniss.

Die Berechnung kann man leicht überprüfen, am Weg von 0/0 bis 360/0 ein paar Zwischenpunkte annehmen, diese mit +/-300 varieren, und dann sieht man eh obs passt.

Andere Frage: wie bringt man dem Atmega ein quadratisches Ausgleichspolynom bei? Mein Taschenrechner kann es, aber wie man die numerische Lösung selbst programmiert dazu fehlt mir grad ein oder mehrere Geistesblitze.

LG!

[mare_crisium]

damfino,

die Anpassung geht nach dem Prinzip der kleinsten Fehlerquadrate. Der entscheidende Trick ist, die Anpassung für die x- und y-Koordinaten getrennt durchzuführen - dann bekommt man eine parametrische Darstellung der Bahnkurve. Es könnte sein, dass ein ATmega16 die Berechnungen ausführen kann; ein ATmega32 kann es bestimmt - um Fliesskomma-Arithmetik kommst Du dabei aber nicht herum.

Ich hab' den Algorithmus seinerzeit per Excel auf Flugbahndaten angewendet. Die Ergebnisse waren sehr brauchbar. Der Flieger hatte eine GPS-Messrate von 4Hz, war andererseits natürlich auch schneller als Dein Fahrzeug.

Ciao,

mare_crisium

[damfino]

Im Flugzeug ist jede Messung sicher weiter als 3m entfernt, dann gibts keine Probleme mit dem Interpolieren, aber ich glaube nicht dass das funktioniert wenn alle Messpunkte noch innerhalb des ersten Messfehlers liegen.

Inzwischen habe ich die Antriebe umgebaut, die Abtriebswelle vom Getriebe besser abgestützt. Zuvor hat es die Motor-Getriebeeinheit, bzw den Motorträger unter Belastung verwunden, war schlecht für die Zahnräder.
Jetzt kann er immer die Motorkraft anbringen.

Fotos nach dem Mähen, bzw eine schöne Fahrspur im Rasen. Schnitthöhe ist 5cm, das Gras selber ist >10cm hoch.
Auf der Homepage in voller Auflösung.

Ein unerwartetes Phänomen hatte ich mit dem Atmega:
Die Schleifensensoren sind angeschlossen, programmiert und getestet. Da die Schleife immer noch nicht verlegt ist, aber im Code wieder auskommentiert.
Trotzdem hat er ein paar Mal gleich nach dem Einschalten den Vollkreis zur Schleifensuche durchgeführt und sich natürlich dann abgeschalten.
Beim nächsten Einschalten hat er die Sensoren aber wie er sollte ignoriert und ist über 40 Minuten gefahren.
Wie kann das sein? Flash defekt, so dass alte Programmteile aktiviert werden??

LG

[Beecee]

Hallo Damfino,

im unteren Bild sieht man gut die Bahn die er gemäht hat, welchen Motor hattest du als Mähmotor.
Ich bin heute auch mal zum test auf die Wiese gefahren, die neuen Antriebsmotoren ziehen super durch aber mein Mähwerk mit dem Edelstahlmesser ist zu schwach.

Grüße
Michael

[damfino]

Hallo Michael,

Ja, das im unteren Bild ist so richtig schön sichtbar wie er mäht, und am oberen sieht man die Inseln, an denen er anscheinend prinzipiell vorbei und dafür lieber gegen den nächsten Baum fährt...

Als Mähmotor ist ein Bühler Star Max eingebaut, 45W, 3000U/min unter Last. Habe es noch nicht geschafft diesen mit PWM gut zu regeln, mit 2700U bei 30%PWM läuft er rund, bei niedrigeren Drehzahlen fängt er an zu schwingen. Mit einem normalen Spielzeugtrafo kann man ihn super regeln, also liegt es an der PWM Frequenz.
Mit dem Mähwerk alleine auf Drehzahl genehmigt er sich gut 2A, Anlaufstrom ist max 11A. Mein Mähteller ist sehr leicht und hat ein geringes Trägheitsmoment, da genügen 4A Anlaufstrom.
Mähbreite ist 26cm, dieses hohe und teilweise dichte Gras ist halt schon ein Härtetest wie es nachher nicht mehr vorkommen soll. Aber schön dass er es schafft, gab nur ein paar Stellen wo die Drehzahl unter 1200U (Schwellwert im Programm) sank und deswegen der Mäher die Stelle ein zweites Mal angehen musste.

LG!

[damfino]

Die Navigation hat heute erstmals funktioniert, er konnte nacheinander 3 Punkte am Grundstück anfahren und an diesen Punkten seine Spiralen drehen.

Beim Anfahren der Punkte fährt er manchmal kleine Umwege, oder dreht sich mal um 90° nur um sich gleich darauf wieder um die 90° zurückzudrehen, aber er ist angekommen. Timeout für das Erreichen eines Punktes sind 3 Minuten, das konnte er einhalten. Die GPS Koordinaten unterscheiden sich leicht von den von mir errechnten GPS Koordinaten, und hinter dem Haus wird es ungenauer, daher wollte er unbedingt fast in der Hausecke die Spirale fahren und nicht 4m weiter wie geplant. Anscheinend hängt es wirklich sehr vom Empfang des Egnos Satelliten ab wie genau alles funktioniert. Auch die GPS Koordinaten vom Grundstück gehören sicher überarbeitet um die Genauigkeit zu erhöhen.

Aber das Prinzip der Navigation funktioniert, er ist vom ersten Punkt (=erste Spirale) aus durch 5m Engstelle zwischen Haus und Zaun ~20m nach Norden gefahren, dann wieder Spirale, und von dort zum 3. Punkt 8m nach Westen und wieder Spirale.
Alle 3 Punkte wurden etwas zu weit südlich angefahren, was ich auf die Umrechnung der GPS Koordinanten zurückführe, es waren 3-4m Unterschied zum Plan, Ost-West war es <2m Unterschied. Also innerhalb der GPS Genauigkeit, aber wenn ich die Umrechnungsfunktion anpasse sollte es noch besser werden.

Ach ja, es ist jetzt doch ein Kompass verbaut, ein CPMS03, da dieser nur ein 2-Achs Kompass und am Mäher nie genau waagrecht ist, geht er grad mal +/-20° genau. Man kann hier also noch viel verbessern.

LG!

[Beecee]

Hallo Damfino,
das der Kompass so ungenau geht hätte ich nicht gedacht, hatte mir das auch überlegt als grobe Navigation zu nehmen.
Ich habe meinen jetzt mal mit einem 1,2Ah Akku getestet und er hat 25min durchgehalten und bei 11Volt abgeschalten, denke mit einem 4,5Ah Akku geht noch was.
Leider habe ich mir meinen ATmega abgeschossen (hoffe das es nur der ist) als ich mit meinen Ultraschallsensoren gespielt habe und die Motoren abgeklemmt hatte, warte noch auf den neuen und dann geht es bei mir auch weiter.

Grüße
Michael

[Thoralf]

Die GPS Koordinaten unterscheiden sich leicht von den von mir errechnten GPS Koordinaten, und hinter dem Haus wird es ungenauer, daher wollte er unbedingt fast in der Hausecke die Spirale fahren und nicht 4m weiter wie geplant

kann auch daran liegen, daß dort nicht alle Satelliten zu sehen sind.
Ich hab ne Weile mit einer GPS-Maus getestet, der ein Programm (PC) zur Darstellung der Position in einem Zielkreis und die Sichtbarkeit der Satelliten beilag. Es war deutlich zusehen, daß, wenn die verarbeiteten Satelliten weit auseinander lagen, die Positionsbestimmung genauer war. Wurde ein vorher benutzter Satellit durch das Haus verdeckt oder ging unter, kamen Sprünge bei der Ortsbestimmung vor.
Das sollte man beachten.

[damfino]

Der Mäher war insgesamt 4h auf Testfahrten für die Navigation unterwegs. Auf einer freien Fläche funktioniert es recht gut. Aber auch da hat er mit Vorliebe eine um 5m in Richtung Norden verschobene Position. Ost-West schwankt um +/-2m. Habe alles noch mal nachgerechnet, die Umrechnung ist korrekt, aber warum er fast immer zu weit nördlich annimmt, keine Ahnung. Ich korrigiere es jetzt indem immer 2.5m abgezogen werden.
Auf den Engstellen am Haus vorbei gibt es mehr Schwierigkeiten, grade mal weniger als 5m, bzw weniger als 3m Platz, Bäume mittendrin, wenn er da einen schlechten Empfang hat findet er kaum den Weg. Das wird soweit verbessert indem ich bei Kontakt mit der Begrenzungsschleife die Position kalibrieren kann. zB neben dem Haus in Ostrichtung ist er an der Grundstücksgrenze, die ist bekannt, in Westrichtung steht er am Haus an, auch diese Position ist bekannt. Ist halt etwas Arbeit passende Stellen zu finden und diese Abfragen je nach Stelle des Grundstückes zu programmieren.
Alternativ könnte ich ihn an den Engstellen ein Stück entlang der Schleife fahren lassen, zB an der Ostseite von 10m Nord bis 35m Nord, das lässt sich einfach programmieren.

@ Michael: Dieser Kompass ist für waagrechte Montage gedacht, kippt er um 1° ist der Messfehler mindestens 2°. Mein Grundstück ist relativ eben, daher kann ich mit dem Fehler leben. Einen 3-Achs Kompass dem das egal ist gibt es nicht unter 150€, da war mir ein gebrauchter CPMS03 doch lieber.
Untersuche auch den Spannungsregler, mir hat nach einem Kurzschluss ein defekter Regler noch 3 weitere Atmegas vernichtet. Der Defekt war am Multimeter nicht erkennbar.

@ Thoralf: Die Genauigkeit ist stark vom Empfang des EGNOS Satelliten abhängig. Daher ist es generell auf der Südseite viel besser als auf der Nordseite des Hauses.
Ich versuche das so auszugleichen indem bei Empfang von mehr als 4 Satelliten bei zB 3m Abweichung von der Odometrieposition die GPS Daten verwendet werden, wenn zusätzlich HDOP kleiner als 2 ist, wird schon bei 2m Abweichung die GPS Position genommen.
Wenn kein GPS Empfang da ist, muss er mit Odometrie auskommen bis er wieder mindestens 4 Satelliten hat.

LG!

[damfino]

Heute konnte ich die Begrenzungsschleife auf vorerst 250m2 auslegen, das war bis jetzt die nervigste Arbeit. 150 Stk selbstgebogene Befestigungshaken verbraucht, für den Rest des Grundstücks kann ich eine Großproduktion starten.
Aber das wichtigste: die Schleife funktioniert! Nochmal Dank an Christian H dass er die Schaltung ins RN Wissen gestellt hat.
Versorgt wird die Schaltung mit einem alten Spielzeugtrafo mit 14V, damit hat es auf den 23x11m super funktioniert. Habe auch probiert 10m ausserhalb der Schleife den Mäher zu starten, da hat sofort die Schleifenerkennung angesprochen.

Ab jetzt wird aus der Bastelei ein wirklich brauchbares Produkt! Leider muss ich trotzdem den Benzinmäher anwerfen weil dem Robi das 20cm hohe Unkraut einfach zuviel ist.

LG!