Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Landwirtschafts-Roboter


von Weichseldorfer (Gast)


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Hallo zusammen,

Ich bin gerade da bei einen Mäh-Roboter zu entwickeln jetzt bin ich auf 
einige Probleme gestoßen.
Betrieben wird der Roboter mit einem Motor aus einem Quad die Steuerung 
soll Manuel über eine Bedienteil und Automatisch über ein 
einprogrammiertes Programm über GPS möglich sein. Der Automatik betrieb 
ist kein Problem die Software ist schon fast fertig das Problem stellt 
jedoch das Bedienteil da. Ich möchte es über Funk mit dem Roboter 
verbinden ich hab mir das so überlegt das im Roboter ein Raspberry sitzt 
der für die Programmverwaltung zuständig ist und über RS232 eine 
CAN-Schnittstelle bedient welche die Eigentliche Steuerung übernimmt. Im 
Bedienteil hab ich mir gedacht einen uC zu verbauen aber mir Fehlt noch 
ein Funkmodul und der passende uC. Die Funkverbindung soll etwa 200 m am 
Freien Feld betragen hab aber noch keinen Plan wie ich das realisieren 
soll hab mit Funk noch nicht so viel Erfahrungen Gemacht.

Ich hoffe mir kann da wer weiterhelfen.

MfG

Weichseldorfer

von Pandur S. (jetztnicht)


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Etwas wenig Ahnung fuer so ein Projekt...

eine CAN Schnittstelle uebernimmt eine Steuerung ?
Steuert das Lenkrad an meinst du.


Ein paar Sicherheitsaspekte : Was geschieht,
- wenn der Funk abbricht, oder zuviel Retries benoetigt ?
- wenn ein Graben kommt und die GPS Spur drueber fuehrt ?
- wenn ein Igel oder ein Rehkitz sich vorne dran aufhalten ?
- wenn das Ding umfaellt ?

Funk wird das kleinste aller Probleme sein. Sicherheit,
resp Haftung sind schwieriger.

Wenn das dann alles geloest ist, und nach beliebig vielen Tests das 
Vertrauen fuer eine Funkverbindung da ist, wirst du eine bidirektionale 
Verbindung brauchen. zB Zigbee, Bluetooth, WLAN. Welches auch immer 
diese Reichweite bringt. Es gibt fuer die ersten Zwei 100mW Module, die 
die Reichweite bringen sollten.

von Der Andere (Gast)


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Weichseldorfer schrieb:
> Ich bin gerade da bei einen Mäh-Roboter zu entwickeln

Nimm doch echte Schafe, die "Mäh"en viel schöner und das Gras kürzen sie 
auch.
:-)

von Martin K. (maart)


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Alternativ gibt es ja noch den Muh-Roboter.

von Schreiber (Gast)


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Weichseldorfer schrieb:
> Die Funkverbindung soll etwa 200 m am
> Freien Feld betragen hab aber noch keinen Plan wie ich das realisieren
> soll hab mit Funk noch nicht so viel Erfahrungen Gemacht.

Eine fertige, zertifizierte Steuerung verwenden? Die werden 
normalerweise für Kräne auf Baustellen verwendet.

von RP6conrad (Gast)


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Ein standard Modellbau Sender/Empfanger (2.4GHz) hat auch das Forteil 
das du auch "manuell" der Roboter steuern kan. Reichweite bis 1000 meter 
is locker erreichbar, das komplette Signal (8 Stuerkanalen) kann recht 
einfach mit eine µ-controller ausgewertet werden.

von Schreiber (Gast)


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RP6conrad schrieb:
> Ein standard Modellbau Sender/Empfanger (2.4GHz) hat auch das Forteil
> das du auch "manuell" der Roboter steuern kan. Reichweite bis 1000 meter
> is locker erreichbar, das komplette Signal (8 Stuerkanalen) kann recht
> einfach mit eine µ-controller ausgewertet werden.

...dummerweise aber kein versicherungstauglich zertifiziertes 
Fail-Safe...

Muss man halt darüber nachdenken, ob man das braucht. Auf der 
abgelegenen Alm eher nein, auf dem Grünstreifen neben der Autobahn 
definitiv ja...

von Hp M. (nachtmix)


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Der Andere schrieb:
> Nimm doch echte Schafe, die "Mäh"en viel schöner und das Gras kürzen sie
> auch.

Ausserdem dezimieren sie die Mäuse, indem sie mit ihren kleinen Hufen 
deren Gänge zusammentreten.

von Oberlajtnant (Gast)


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RP6conrad schrieb:
> Reichweite bis 1000 meter
> is locker erreichbar

Schreiber schrieb:
> ...dummerweise aber kein versicherungstauglich zertifiziertes
> Fail-Safe...

Du brauchst doch keine Versicherung. Wenn Du 1000 Meter entfernt bist, 
siehst Du doch nicht mehr, was passiert und kannst dadurch auch nicht 
dafür verantwortlich gemacht werden.

Schreiber schrieb:
> ...auf dem Grünstreifen neben der Autobahn
> definitiv ja...

Da kommt es eher auf die Mindestgeschwindigkeit an, die der Mäher 
erreichen muß, um nicht als Verkehrshindernis zu fungieren.
:)

von RP6conrad (Gast)


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Eine Zertifierte Fernbedienung ist absolut keine Garantie das ihre 
System "Sicher" ist ! Das ist nur eine kleines Teil von das gesamt 
Design ! Auch alles anderes muss dan auch "abgesichert" werden. Wie man 
das macht ist gar nicht trivial ! Darum, so ein Roboter darf nur 
betrieben werden in eigene Garten / Land, und mit genugend Massnahmen 
(Kinder / Haustieren nicht in der Nahe).
Fiele Rx Modellbau Empfanger haben eine "Fail Save" System : sobald das 
Sender Signal aufsfallt, gehen alle Kanale nach eine bestimmte 
(programmierbare) Zustand. Das muss dan immer eine totale Stillstand von 
Roboter bewirken.

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Sapperlot W. schrieb:
> Ein paar Sicherheitsaspekte : Was geschieht,
> - wenn der Funk abbricht, oder zuviel Retries benoetigt ?
> - wenn ein Graben kommt und die GPS Spur drueber fuehrt ?
> - wenn das Ding umfaellt ?
Alles nebensächlich.
> - wenn ein Igel oder ein Rehkitz sich vorne dran aufhalten ?
Jedes jahr kommen leider unzählige Rehkitze bei der Mad um Leben.
Da braucht es keinen Roboter.
Selber schon erlebt. Die sind quasi unsichtbar im hohen Gras und 
springen genau dann auf, wenn der Mäher über sie hinweg fährt. Da gibt 
es keine Möglichkeit mehr zu reagieren. Ist echt traurig wenn man das 
sieht.

Viel interessanter ist:
Was passiert, wenn da mal zufällig ein kleines Kind vor den Mäher kommt.

Sicherheitstechnisch scheint mir solches Gerät für einen Bastler ein 
Katastrophe zu sein.
Ich halte das für eine echte Schapsidee, außer das Ding fährt nur unter 
direkter Aufsicht und nur in sicher abgesperrtem Gelände. Aber genau 
dann wäre es am wenigsten sinnvoll zu entwickeln.
Gruß Öletronika

von Clemens (daxmus)


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Zu den Fragen kann ich leider keine (sinnvollen) Antworten beisteuern, 
aber ich habe selbst eine Frage (reine Neugier):
Wie hast du das mit dem Antrieb gelöst?
Laufen Räder und Messer immer synchron, oder gibt es zwei (schaltbare) 
Getriebe? Und welche Kupplungen hast Du verwendet, Fliehkraft, oder 
hydraulisch?

Ansonsten würde ich wohl erst einem mit einer Kabelsteuerung 
hinterherlaufen und alle anderen Probleme lösen (Notabschaltung, 
Hinderniserkennung, ...).

von Richard H. (richard_h27)


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Weichseldorfer schrieb:
> Betrieben wird der Roboter mit einem Motor aus einem Quad die Steuerung
> soll Manuel über eine Bedienteil und Automatisch über ein
> einprogrammiertes Programm über GPS möglich sein.

Damit Manuel sich im Automatikbetrieb nicht langweilt, kann er 
währenddessen das Manual studieren.

von Weichseldorfer (Gast)


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Danke für ein paar tolle Ideen.

Also natürlich geht die Sicherheit vor das ist klar. Der Roboter wird 
natürlich anfangs bis alle Tests abgeschlossen sind nur per Hand 
bedient.
Wir haben Schon einige Sicherheitslücken entdeckt arbeiten aber schon 
daran wie zum Beispiel das Problem mit dem Kind oder Igel. Wir probieren 
das mit Infrarot Sensoren aber bis jetzt konnten wir es noch nicht 
testen.

Ich werde Mal ein Foto oder Video Posten wenn mal alles läuft.

von Sven S. (boldie)


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Die Frage ist: Was willst du über die Funkverbindung steuern: Losfahren, 
neues Ziel, Stopp, ein wenig Status, wie Batterielevel oder gefahrene m? 
Oder soll das eine Art Fernlenkrad sein mit Videoübertragung?
Wo willst du das Ding einsetzen, nur in Deutschland oder auch woanders?

Für ersteres kann man z.B. RFM69* nutzen, da kommst du im Freifeld bei 
entsprechender Datenrate schon 200 m weit, hast aber z.T. Beschränkungen 
hinsichtlich der Belegung z.B. bei 868 MHz.

von Oberlajtnant (Gast)


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Weichseldorfer schrieb:
> Wir haben Schon einige Sicherheitslücken entdeckt arbeiten aber schon
> daran wie zum Beispiel das Problem mit dem Kind oder Igel.

Weichseldorfer schrieb:
> Ich werde Mal ein Foto oder Video Posten wenn mal alles läuft.

Ich will hoffen, daß es nicht zu Bildern von Kindern mit Igelschnitt 
kommt.

:)

von Max D. (max_d)


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Ich weiß ja nicht wie der Mäher mechanisch aussieht, aber gegen 
Personenschäden kann ein ausreichend großer Stoßfänger mit Abschaltung 
(damit keine Körperteile drunter reichen) und ein Schutz gegen 
Umfallen/Aufheben (Lagesensor -> Abschalten) Wunder wirken.

von Stephan (Gast)


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Weichseldorfer schrieb:
> Der Automatik betrieb
> ist kein Problem die Software ist schon fast fertig das Problem stellt
> jedoch das Bedienteil da. Ich möchte es über Funk mit dem Roboter
> verbinden ich hab mir das so überlegt das im Roboter ein Raspberry sitzt
> der für die Programmverwaltung zuständig ist und über RS232 eine
> CAN-Schnittstelle bedient welche die Eigentliche Steuerung übernimmt.

Ehrlich gesagt: ich glaub dir kein Wort. Nicht mal eine Silbe.

Mit der manuellen Steuerung würde ich anfangen um überhaupt mal Sensorik 
und Aktoren in der Praxis zu sehen.
Das ist dann von der Elektronik/Programmierung in jedem Aspekt (wirklich 
jedem Detail) weniger als 10% (oder eher 2%) als für die "fast fertige" 
autonome Steuerung. Summarisch vom Gesamtaufwand so 0,1%.

Und der/die Entwickler der autonomen Steuerung wissen dann nicht wie sie 
das Fernsteuern könnten... Alle Sensorikfragen gelöst, aber Funkmodul 
ist doch nochmal ne ganz andere Hausnummer? Ne: ist Pillepalle. Und dann 
RS232 auf CAN und ein PI, ja klar.
Die "fast fertige" Steuerung gibt doch wohl vor welche Controller 
eingesetzt werden. Und RS232 > CAN? Sehr abenteuerlich.

von oszi40 (Gast)


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Weichseldorfer schrieb:
> soll Manuel über eine Bedienteil

Der Kollege Manuel ist sicher ein aufmerksamer Bediener? Lass ihn das 
Gerät erst mal per Draht steuern in dem frühen Entwicklungsstadium. Über 
ISM-Frequenzen könnt Ihr Euch trotzdem vorsorglich Gedanken machen, da 
sie jederzeit gestört werden können durch andere Industriegeräte. 
https://de.wikipedia.org/wiki/ISM-Band

von MaWin (Gast)


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Weichseldorfer schrieb:
> Die Funkverbindung soll etwa 200 m am Freien Feld betragen hab aber
> noch keinen Plan wie ich das realisieren soll

Wichtig ist die kontinuierliche andauernde bidirektionale Funkverbindung 
mit Sequenznummer. Damit bei Unterbrechung der Verbindung sofort 
gestoppt wird. Und natürlich nur auf Sicht. Damit reichen schon 27MHz.

von ASIL (Gast)


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MaWin schrieb:
> Wichtig ist die kontinuierliche andauernde bidirektionale Funkverbindung
> mit Sequenznummer.

hahaha...

Wir reden doch über autonom und Quad-Motor - richtig?
Für mein Verständnis ist der angedachte Mähroboter mind. ASIL C.

Aus Sicht der funktionalen Sicherheit reicht das mit den Sequenznummern 
bei weitem nicht. Es muss zusätzlich sichergestellt sein, dass die 
sicherheitsrelevanten Teile der Software auf beiden Seiten stets richtig 
rechnen - Programablauf-Überwachung, Instructionset-Test, 
RAM-Integritäts-Check. Evtl. brauchst du einen Sicherheits-Prozessor auf 
dem Mähgerät.

Die Sensorik müsste m.M.n. 2-kanalig ausgelegt sein.

Das mit dem Raspi und dem RS232 kannst du vergessen. Der Staatsanwalt 
wird dich sowas von auseinandernehmen, wenn etwas passiert.

von Peter Z. (hangloose)


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Weil es grad so schön passt...

https://www.youtube.com/watch?v=VHrkuojXSKA
https://www.youtube.com/watch?v=1RMUo5mkNBM

Also auf 200m siehst Du nicht mehr recht viel,
dass kann ich dir aus Erfahrung sagen ;-)

von Anne (Gast)


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ASIL schrieb:
> Das mit dem Raspi und dem RS232 kannst du vergessen. Der Staatsanwalt
> wird dich sowas von auseinandernehmen, wenn etwas passiert.

und das zurecht ;)

von Erich (Gast)


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Naja, ich denke mal der hier zu erstellende Mäh-Roboter ist eine Art 
Labormuster. Und kein kommerzielles Gerät, was in Kürze jeder Baumarkt 
im Vertrieb haben wird.
Für das "A" Mustergerät braucht es erstmal die Grundfunktionen.

Wenn das dann soweit gefällt, ist sowieso eine vollkommene Überarbeitung 
zum "B" Musterstand nötig. Falls es jemals was "seriennahes" werden 
soll.

Da kann man dann die ganzen Sicherheitsaspekte bedenken und einbringen 
bzw. Experten für erforderliche Steuerung hinzuziehen. Das wird aber 
richtig Geld kosten.

Gruss

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