Ännu en automatisk gräsklippare....

Mañana · Inlägg av **Mañana** » 4 juni 2006, 18:29:55

Mja, kanske inte en helt revolutionerande ide, men i alla fall.

Blev sugen på en autonom gräsklippare, men tyckte att systemet att helt enkelt låta roboten "studsa" omkring innanför en avgränsad yta verkar allt för inneffektivt. Mitten av ytan kommer säkert att klippas 100ggr oftare än ytorna i hörnen. Började därför skissa lite på flera olika system för att helt enkelt se till att roboten hela tiden vet var den är, så den kan klippa systematiskt. Har testat flera olika system, (svepande laser och speglar, avståndsmätning med radio, och lite annat). Ingen av dessa system har dock fungerat tillfredsställande, så därför övergick jag i väntan på en snilleblixt till att istället bygga själva roboten.

För att kunna klara av större ytor (1000 - 2000 kvadratmeter gräsmatta) har jag givit klipparen en klippbredd på ~60 cm. För att klara av detta har jag tre sepparata "knivrondeller" á 20cm med var sin motor. Förflyttningen sköts av två stycken motorer med var sitt hjul på var sin sida av roboten. (se bilder). Tyvärr innebär alla dessa motorer kanska hög strömförbrukning, men accarna till roboten är 24v 9Ah så det borde räcka några timmar i alla fall.

Hinderdetektering görs med hjälp av IR. I fronten på klipparen sitter ett antal IR-dioder och två IR-mottagare (en till höger och en till vänster). IR-dioderna skickar konstant ut en signal, och om något hinder kommer ivägen kommer ljuset att reflekteras av objetet och uppfattas av IR-mottagarna. Samma IR-mottagare används även för att hitta laddstationen som även den skickar ut en (annan) IR-signal konstant.
Vidare ville jag ha möjlighet att "komplettera" robotens klippning, eftersom den troligen inte lyckas sköta all kantklippning o dyl perfekt. Därför har jag även byggt in en radiostyrning (2.4 Ghz) för att kunna styra roboten manuellt.

För att styra allt används för tillfället en ATmega88 och en ATmega8 i roboten, och en ATmega8 i fjärkontrollen. I stort sett all kod är färdig, men än så länge finns ingen "fysisk robot" utan den emuleras av en hög lysdioder. Samtliga motorer styrs via PWM (de tre klippmotorerna på samma kanal).

Bild

Ritningen är än så länge inte helt komplett, som synes saknas lite drev och skruvar, men det kommer så småningom =)

Edit 1:
Drivmotorerna kommer vara två stycken Micro Motors, typ E192 (54-455-54 från elfa), och klippmotorerna kommer vara tre 24 volts GR42x25 från Dunker. De kommer drivas via tre LMD18200T (elfa 73-288-34), en för varje hjul och en till de tre klippmotorerna.

Edit 2:
En första prototyp har börjat rulla på govet. (Länge leve lego!!) Den innehåller komplett kod och fullt fungerande radystyrning. Än så länge är dock inga sensorer byggda, men korten är färdigritade så det kommer förhoppningsvis inom kort =)

Bild

strombom · Inlägg av **strombom** » 4 juni 2006, 18:36:15

Snyggt!

Vilket håll är framåt ? Jag kan ju ana att det är uppåt sett från den mittre bilden, men då undrar jag var ir-sensorerna skall placeras ?

Ska du inte lägga in kretskorten i CAD-modellen, det blir ju så lätt ful-lösningar annars

/Johan

Mañana · Inlägg av **Mañana** » 4 juni 2006, 18:44:36

Vilket håll är framåt ? Jag kan ju ana att det är uppåt sett från den mittre bilden, men då undrar jag var ir-sensorerna skall placeras ?

Exakt. Hade tänkt bygga en kåpa över hela roboten sedan, om inte annat för syns skull, så ir-sensorerna hade jag tänkt fästa i kåpan.

Ska du inte lägga in kretskorten i CAD-modellen, det blir ju så lätt ful-lösningar annars

Jepp, det kommer. Än så länge existerar större delen av kretskorten endast på protoboards, men hade tänkt göra en 3D modell av kretsarna via eagle cad och klippa in.

strombom · Inlägg av **strombom** » 4 juni 2006, 18:46:54

Angånende navigeringen, dödräkning med hjulen går nog inte så bra, hjulen slirar nog ganska mycket. I kombination med GPS kanske det går ?

Du skulle kunna ha tre kartor i minnet, en som berättar var det finns gräsmatta, en som berättar var det finns hinder och en som beskriver hur länge sedan varje del av kartan blev klippt.

Förutsatt att man har genererat en karta och vet var roboten befinner sig:
En algoritm som hela tiden tar fram närmaste vägen till största plätten med oklippt gräs och samtidigt undviker hinder vore spännande att ta fram. Inte helt orimligt faktiskt. Jag gjorde för inte länge sedan en robot med en liknande algoritm:
http://www.elektronikforumet.com/forum/ ... hp?t=11331

/Johan

v-g · Inlägg av **v-g** » 4 juni 2006, 19:02:18

Alltså borde man inte kunna göra positioneringen MHA ljud? 4-5 högtalare på varsin ultraljudsfrekvens med timing emellan (dvs de styrs av/timas av en krets) Exemelvis låter högtalare1 sen högtalare2 osv. Sen räknar man bara ut var klipparen befinner sig utefter hur lång tid ljudet tar på sig och diffen mellan de olika högtalarnas frekvenser.

Kanske lite meck med att få ljudet att alltid pricka micken men det skulle man kunna lösa med att ta två trattar i varandra med lite mellanrum och sen har man micken i den undre tratten. Trattarna ligger som när man använder dem till en vanlig flaska.

Nåt sånt här tänkte jag mig.

Kod: Markera allt

 \         / 
\ \       / /
 \ \     / /
  \ \___/ /
   \     /
    \   /
     |X|

Undrar om jag är helt fel ute med min teori här eller om det skulle kunna fungera?

Mañana · Inlägg av **Mañana** » 4 juni 2006, 19:06:08

Angånende navigeringen, dödräkning med hjulen går nog inte så bra, hjulen slirar nog ganska mycket. I kombination med GPS kanske det går ?

Funderade ett tag på ett liknande system, fast med en accelerometer som komplement istället. Tyvärr är GPS i ärlighetens namn fruktansvärt kass till så här noggran navigering (så vida man inte har några hundra tusen över till RTK korrektion eller liknande). Det var därför jag funderade på att bygga upp ett eget liknande system med egna radiofyrar istället. Inte jättehemma på radio, får ta tag i det nån gång senare när jag har läst nån passande kurs =)

Du skulle kunna ha tre kartor i minnet, en som berättar var det finns gräsmatta, en som berättar var det finns hinder och en som beskriver hur länge sedan varje del av kartan blev klippt.

Exakt, men skulle man inte kunna slå ihop de två första? Och helt enkelt säga att det inte är gräsmatta på de ställen det finns hinder, så låter den bli dem. Tänkte låta roboten sätta ut "checkpoints" (efter vissa regler) på gräsmattan, så skulle man kunna få den att klippa mönster, eller klippa mestadels i tvärs/längs led.

strombom · Inlägg av **strombom** » 4 juni 2006, 19:08:03

Här är ett dokument som beskriver en variant av kartgenerering, du har helt rätt i att man slår ihop de två kartorna:

http://www.me.chalmers.se/~sandholt/PKM ... 1985_1.pdf

Går det inte helt enkelt att ha en stationär GPS som bestämmer en nollpunkt ?

/Johan

Mañana · Inlägg av **Mañana** » 4 juni 2006, 19:13:24

Alltså borde man inte kunna göra positioneringen MHA ljud? 4-5 högtalare på varsin ultraljudsfrekvens med timing emellan (dvs de styrs av/timas av en krets) Exemelvis låter högtalare1 sen högtalare2 osv. Sen räknar man bara ut var klipparen befinner sig utefter hur lång tid ljudet tar på sig och diffen mellan de olika högtalarnas frekvenser.

Funderade som sagt på exakt samma sak med radio, ultraljud kanske är lite elakt mot katten

. Tyvärr skulle man ju då behöva kunna mäta tider motsvarande klockfrekvenser på flera gigahertz... Vet inte hur bra det skulle fungera med ljud, det studsar ganska mycket med, väljer man rätt radiofrekvens blir det kanska okänsligt för föremål. Kanske skulle ta och prova!

strombom · Inlägg av **strombom** » 4 juni 2006, 19:18:39

Jag tror att IR har extremt svårt för solljus... Ultraljud låter som en mycket bättre idé.

Mañana · Inlägg av **Mañana** » 4 juni 2006, 19:20:29

Går det inte helt enkelt att ha en stationär GPS som bestämmer en nollpunkt ?

Jo, men tyvärr kräver det dyra GPS-mottagare. För att korrigeringen ska bli pålitlig måste man kunna få ut ur GPS-mottagaren vilka satteliter den är ansluten till, och vilka av dem den ska använda för att beräkna sin position. Om en av mottagarna får in en extra sattelit så kanske felet hos den blir nått helt annat, och då finns det risk att det går åt skogen ordentligt. Vad jag vet kostar sådana GPS-mottagare skjortan, är det nån som kan säga emot så gör det. Två sånna hade varit perfekt.

Annars tror jag det lutar mest åt radiofyrarna, men där kommer behövas många timmar trial n error.

Mañana · Inlägg av **Mañana** » 4 juni 2006, 19:22:07

Jag tror att IR har extremt svårt för solljus... Ultraljud låter som en mycket bättre idé.

Tänkte använda IR-moduler med dagljusfilter. Och IRen är ju modulerad...

Edit: Hade tänkt att använda en vanlig 38kHz IR-modul, vilket gör att jag inte kommer kunna mäta avstånd eftersom den antingen lyckas avkoda signalen, eller så gör den det inte. Istället PWMar jag dioderna så att omslaget kommer på lämpligt avstånd från roboten.

Mañana · Inlägg av **Mañana** » 4 juni 2006, 19:45:48

Funderade ett tag på att köra ultraljud, men en polare försökte få ihop nått med ultraljud i en mekatronikkurs och enligt honom var IR ofantligt mycket enklare. Själv har jag aldrig hållit på med ultraljud så jag vet inte... Finns kanske andra fördelar?

MicaelKarlsson · Inlägg av **MicaelKarlsson** » 4 juni 2006, 20:16:53

Finns för- och nackdelar med allt!
En fördel med ultraljud är ju att det kan vara enklare med avståndsmätning och positionering om man vill använda "radiofyrar" men visst finns det en hel del fallgropar som man måste ta sig förbi eller ur, men det borde vara genomförbart.

Mañana · Inlägg av **Mañana** » 5 juni 2006, 11:58:25

Så sant som det är sagt!
Jo, det är det kanske iofs. Lättare att få en mer detaljerad bild av omgivningen, men i mitt fall är det inte jätteintressant. Bara att veta vilken sida roboten som hindret finns...

MicaelKarlsson · Inlägg av **MicaelKarlsson** » 5 juni 2006, 12:35:54

Ja då räcker det ju med IR, fast det borde ju gå att få en uppfattning om avståndet då också.