Rasenmäher mit Navigation => neu mit A* Wegfindung!

[H6C12O6]

Hallo ,

hoffentlich schläft der Thread hier nicht ein , den mich interessiert das Thema
hier auch brennend.

Ich hab mir auch schon ein paar Gedanken gemacht.

Zum Thema Navigation:

Hier wäre meine Idee über den gesamten Rasen eine Art Koordinatensystem zu legen.
Der Roboter soll dann seinen Abstand zu bestimmten Punkten ( deren Positon
bekannt ist ) bestimmen.
Und dann einfach vorgegebene Koordinaten abfahren.

Mein Problem ist nun folgendes:

Wie soll der Roboter seine Position betimmen , wenn im die Abstände zu 3 bekanneten Punkten bekannt sind?
Ich als Mensch würd mir hierzu einfach die Situation aufzeichnen und dann einen Kreis um die bekannten Punkten mit den Abständen als Radien machen und dann die Position ablesen.
Aber wie ist dies für einen Prozessor möglich ?

[BjoernC]

Hallo H6C1206
Das problem hat mich auch beschäftigt.
Ich habe folgende Überlegung gemacht und zwar wollte ich folgendermaßen vorgehen.
Ich meinte das es so funktionieren würde.
Wenn du die Abstände ermittelst von P1, P2, P3, dann ist es genau das gleiche VOrgehen wie mit einem Zirkel. (sry. mein deutsch ist irgendwie nciht so wie es sein sollte )
Hierbei bestimmst du den Abstand von P1 und P2, dies ergibt dann ein Dreieck, so kannst du eine Verbindung von P1 und P2 herstellen, darüber kannst du dann den Abstand auf der Verbindungslinie von P1 und P2 den Abstand ermitteln. mit P2 und P3 kannst du dann den anderen Punkt ermitteln ich hoffe du kannst mir folgen

[H6C12O6]

So etwas meinte ich , wie kann man daraus die Position errechnen ,wenn p1,p2 und p3 bekannt sind.
(vorsicht , freihand paint bild)

[BjoernC]

ja genau so hab ich es mir auch gedacht, nur das ich halt das Dreieck in zwei kleinere Dreiecke geteilt habe

[BjoernC]

Also, ich bin mal ganz ehrlich ich selbst kenne das verfahren nur grob.
Nur du musst dich ein wenig mit Vektor Basics auseinandersetzen.
du hast halt nun folgende Abstäde:
|P1R|=sqrt((X1-XR)^2+(Y1-YR)^2)
|P2R|=sqrt((X2-XR)^2+(Y1-YR)^2)
|P3R|=sqrt((X3-XR)^2+(Y1-YR)^2)
Damit gehts in folgendesüber:
P1R^2=(X1-XR)^2+(Y1-YR)^2
P2R^2=(X2-XR)^2+(Y1-YR)^2 => Kreisgleichungen.
P3R^2=(X3-XR)^2+(Y1-YR)^2
Der Rest ist dann "nur" noch Gauß...
Aber gut beschrieben ist es hier (in dem Falle mit GPS aber das Prinziep ist das gleiche)
http://projekte.fh-aargau.ch/elektrotechnik/2004ss/siam-schae/GPS_Basics(GPS-X-01006).pdf
PS: ich selbst bin mir grad nicht so ganz sicher ob meine o.g. Formeln jetzt richtig sind, daher sind diese mit vorsicht zu genießen.

[damfino]

Die Vektorrechnung stimmt schon, nur wird man in der Praxis nie einen perfekten Schnittpunkt aller 3 Kreise erreichen, da müsste man eine Unschärfe zulassen, oder erkennen welche Signale genauer sind, und dieser in der Berechnung stärker gewichten als schlechte Signale.
Die Mathematik ist hier das kleinere Problem, die bekommt man bald hin.

Aber das geht alles nicht, solange man kein einfaches System der Positionsfindung hat. Keine Baken mit aufwändiger Elektronik und Mechanik. Ein Grundstück hat nunmal Bäume, Büsche, ein Haus, alles massive Behinderungen für Infrarot, Laser, und Ultraschall.

Mir ist bis jetzt keine bessere Lösung eingefallen, als das normale System mit Begrenzungsdraht mittels GPS zu unterstützen. Andere Lösungen (umgebungserkennung) sind möglich, brauchen aber viel mehr Rechenleistung als ein µC bietet.

Vielleicht findet sich hier eine Lösung in Form von einfachen Baken, die man billig nachbauen kann.
Oder es finden sich genug Leute damit man zusammen billige Rasenrobos in China kaufen kann (ab 500$ ohne Zoll und Transport, Qualität unbekannt)

[BjoernC]

Hallo damfino, ja du hast recht, das gleiche Problem hatte ich auch gehabt/ bzw. durchgespielt, deswegen bin ich von dieser idee schnell abgewichen man muss die Bakes mit sehr viel Bedacht aufstellen, und dann kommen ja wieder hindernisse hinzu, diese müssen nciht zwangsläufig statisch sein, das könnte man ggf. noch irgendwie in den Griffbekommen.
Schlimmer sind Hindernisse wie zB. Schubkarre, oder größere Hindernisse, die zB. das Signal von einem Bake blockieren, da hier kein Sichtkontakt herscht.
Daher bin ich auf GPS wieder zurück gekommen - Das problem hierbei ist:
teuer und noch teurer als gedacht und sehr viel Aufwand - die "billigen" Chips tuen es einfach nicht (Abweichungen von 8m sind realistisch).
Um genauere Positionen zu erhalten muss man dann zusätzlich das CW-Signal auswerten, was nun gelinde gesagt nicht einfach ist und die Chips die das können die kosten schon etwas und sind eig. nicht für den Hausgebrauch gedacht was schon alleine der preis sagt (>100 Euro).
Einen Chip werde ich mir demnächst Bestellen, und dann die ergebnisse hier Präsentieren - ich hoffe mal das es keine fehl investition ist .

[damfino]

Gegen Baken habe ich prinzipiell nichts, aber ich müsste 8 Stück aufstellen um das Grundstück halbwegs abdecken zu können, diese müssten mindestens 20m Reichweite haben, benötigen Stromversorgung, etc. Das geht nur wenn man eine Bake erfindet die nur ca 25€ kostet.

Ansonsten hatte ich meine Ideen schon beschrieben:
1 GPS: normaler Robo mit Begrenzungsschleife, dazu ein grobes Raster ca 5x5m in dem mittels GPS festgehalten wird wie oft man in einem Quadranten war und dann den Robo gezielt in Quadranten zu schicken in denen er noch nicht war.

2 Einfache Umgebungserkennung: zB mittels Ultraschall alle 45° nach Hindernisse abfragen, diese mit einer gespeicherten Karte vergleichen und daraus die Position errechnen. Dazu benötigt man ausreichend statische Hindernisse, viel Rechenleistung, daher viel Energie und das nötige Kleingeld für die vielen Sensoren und MiniPC. Dafür erspart man sich die Begrenzungsschleife und hat eine exakte Positionierung. Eigentlich sollte hier auch eine Selbsterstellung der Karte möglich sein.

3 Ich vergesse das alles, baue einen dummen Robo der bei Hindernissen einfach irgendwie anders weiter fährt, versorge den über Solarzellen, und brauche mir damit auch keine Gedanken zu machen wie er seine Ladestation findet.

Ich sehe alle 3 Möglichkeiten für durchführbar an, wobei ich persönlich mangels Erfahrung sicher große Probleme mit der Programmierung des µC haben würde. Version 1 würde die Effizienz steigern, Version 2 wäre der Rolls Royce unter den Mähern, Version 3 wäre dagegen so schön primitiv

[H6C12O6]

Wie wäre es mit einem dreh und schwenkbaren Aufbau auf dem Roboter , an dessen Kopf ein Laserentfernungsmesser ausm baumarkt und ne kamera
zum finden von ir-licht.
Am Rand des Gartens stehen dann so ne art Reflektorplatten , mit ner ir-led die zur Rasenfläche zeigt.

Das Verfahren liefe dann so:

Die Kamera dreht sich und sucht sozusagen die ir-leds , dann werden diese anvisiert und die Entfernung zu den ReflektorPlatten wird gemessen.
usw.

Die Reflektorplatten bräuchten aber dann unterschiedliche muster aus mehreren Leds, damit der robo auch weiß , welche Entfernung er gerade misst.

Das System hätte dann den Vorteil ,dass die Reflektoren am rand sehr billig wären, den man braucht ja nur ein paar leds und ne kleine solarzelle zur Stromversogung und irgendwas , was als reflektor dienen kann.

[BjoernC]

Die Kamera dreht sich und sucht sozusagen die ir-leds , dann werden diese anvisiert und die Entfernung zu den ReflektorPlatten wird gemessen.
usw.

Die Reflektorplatten bräuchten aber dann unterschiedliche muster aus mehreren Leds, damit der robo auch weiß , welche Entfernung er gerade misst.

Das System hätte dann den Vorteil ,dass die Reflektoren am rand sehr billig wären, den man braucht ja nur ein paar leds und ne kleine solarzelle zur Stromversogung und irgendwas , was als reflektor dienen kann.

Hmm das gleiche hatte ich mir ja schon mal gedadcht aber ich sehe da ein problem in der Geschichte, vielleicht trifft das bei dir nicht so zu. Aber wen halt Geräte im Garten stehen, so ist es so, dass wenn der Roboter sich bewegt evtl. zu 2 Bakes keinen sichtkontakt hat, und so nicht mehr weiß wo er sich grad befindet dh. man braucht daher noch eine Fehler behandlung, die dieses abdeckt.
Eine idee wäre das er einfach wirr herum fährt aber das könnte auch in einem Disaster enden zB. das er auf die Straße fährt oä.