Aktueller Projektstand
Arnold mäht inzwischen eigenständig und kann aktuell Missionen mit bis zu
3500 Wegpunkten abarbeiten. Nach einer vorgesehenen RAM-Erweiterung soll diese Grenze später auf bis zu
100.000 Wegpunkte steigen.
Die Positionierung erfolgt über
u-blox F9P RTK-GNSS mit eigener Basisstation. Bei RTK-Fix erreichen wir eine Positionsgenauigkeit von etwa
1–2 cm. Die Positionsdaten werden mit
10 Hz erfasst. Aus der Folge dieser sehr genauen Positionsmessungen lässt sich während der Fahrt außerdem ein recht präzises
Fahrtrichtungs-Heading bestimmen. Dadurch kann die Navigation weitgehend unabhängig vom störanfälligen Magnetkompass arbeiten.
Für schwierige Fahrsituationen gibt es einen
Rangier-Planer. Verlässt Arnold den zulässigen Toleranzbereich um die Sollroute, untersucht der Planer verschiedene Fahrmanöver, um wieder auf die Idealstrecke zurückzukehren. Dabei werden jeweils
drei Schritte mit je sechs möglichen Bewegungen vorausberechnet und anschließend die aussichtsreichste Bewegung ausgeführt.
Die bisher verwendete Steuerzentrale
MissionPlanner habe ich inzwischen weitgehend durch eine eigene, speziell auf den Rover zugeschnittene Lösung ersetzt: den
Leitstand. Er läuft auf einem PC, kommuniziert über
MAVLink mit den Rovern und kann mehrere Rover verwalten und gleichzeitig online darstellen.
Der
Leitstand bietet inzwischen unter anderem:
- Live-Anzeige von Roverposition, aktuellem Wegpunkt sowie Soll- und tatsächlich gefahrener Route
- Verwaltung und Darstellung mehrerer Rover
- Download, Upload, Laden und Speichern der Rover-Parameter
- Bearbeitung einzelner Wegpunkte und ganzer Wegpunktgruppen
- Bearbeitung der MissionPlanner-Wegpunktparameter
- Import und Export von MissionPlanner-Routen
- Import, Bearbeitung und Export von Sperrzonen
- Werkzeuge zum Erzeugen und Bearbeiten von Kreis- und Kurvensegmenten
- Simulation einer Route
- verschiedene Messwerkzeuge direkt auf der Karte
Arnold besitzt zusätzlich weiterhin seinen eigenen Webserver für den direkten Zugriff mit Smartphone oder Tablet. Zusammen mit einem Laptop und dem Leitstand entsteht damit inzwischen eine recht umfangreiche
Navigations- und Bedienzentrale.
Für die eigentliche Bahngenerierung verwende ich das ursprünglich als
CaSSAndRA entwickelte und inzwischen stark erweiterte Programm
ArnoldPathPlanner. Es erzeugt Mährouten und berücksichtigt dabei die fahrzeugähnliche
Ackermann-Lenkung des Rovers. Die einzelnen Mähbahnen werden deshalb nicht einfach mit rechtwinkligen Übergängen verbunden, sondern mit für Arnold tatsächlich fahrbaren, sanften Kurven.
Zur Kontrolle und Nachbearbeitung gibt es außerdem die
Waypoint-Toolbox für Windows. Damit lassen sich Wegpunkte und deren Parameter prüfen und verändern. Zusätzlich wertet sie die auf SD-Karte aufgezeichneten Navigations-Logs aus. Daraus können Fahrabweichungen und verschiedene Reglereinstellungen untersucht werden. Auch Kalibrierdaten wie
Offset und Skalierung der Magnetfeldsensoren lassen sich daraus bestimmen.
Damit besteht das Projekt inzwischen nicht mehr nur aus dem eigentlichen Rover, sondern aus einem zusammenhängenden System aus
RTK-Navigation, autonomer Fahrzeugsteuerung, Rangierplanung, Bahngenerierung, Leitstand und Auswertungswerkzeugen.
Wie geht es weiter?
Als nächstes steht vor allem die
Hinderniserkennung und Ausweichstrategie an. Ultraschallsensoren und Bumper sollen systematisch in die Navigation eingebunden werden: Hindernis erkennen, abbremsen, stoppen, ausweichen und anschließend sauber auf die ursprüngliche Route zurückkehren.
Danach folgen zwei größere Entwicklungsschritte:
- Fahrt im Roververbund: Ein Rover fährt voraus, weitere Rover folgen mit definiertem Abstand bzw. Versatz und navigieren dabei weiterhin eigenständig.
- Hardware-Layout und Platinenentwurf: Wenn Sensorik, Schnittstellen und Kommunikationswege endgültig feststehen, soll die bisherige Elektronik in eine saubere eigene Hardwarelösung überführt werden.
Damit wären Navigation, Mehrroverbetrieb und Hardware die nächsten großen Baustellen.
Ausblick Chassis / Bauvorlage
Sollte mein Königreich im Winter noch bestehen, so möchte ich noch ein neues Chassis entwickeln, das sich möglichst einfach nachbauen lässt. Ziel ist eine Konstruktion aus gut verfügbaren Materialien aus dem Baumarkt, ergänzt durch einige Gehäuse- und Halterungsteile aus dem 3D-Drucker.
Damit soll aus dem bisherigen Entwicklungsprojekt am Ende eine möglichst vollständige
DIY-Bauvorlage für einen autonomen Rasenmäher entstehen – mit Mechanik, Elektronik, Navigation, Software, Leitstand und den notwendigen Werkzeugen zur Planung und Auswertung. Für ein
DIY-Lawn-Mower-Projekt sollte genau das letztlich das Ziel sein: nicht nur ein funktionierender Einzelaufbau, sondern ein System, das andere nachvollziehen und nachbauen und nach eigenen Vorstellungen verändern und erweitern können.
In diesem Sinne
Grüße von Fürst Ruprecht
Leitstand
Leitstand mit Ackerman-Route
ArnoldPathPlanner
Links Leitstand mit Rover-Live-Fahrt, Rechts Webserver mit Reglerübersicht
Am Ende des Videos muß der Rover rangieren, das wird im Regler nicht dargestellt, da dafür der Rangierplaner zuständig ist.
Dank Teensy 4.1 erfolgt das alles ohne jegliche Unterbrechung.
View attachment Leitstand_u_Webserver.MOV
Webserver: Der Planer ist inaktiv, die Regler steuern den Rover. Hier ist dargestellt, welche Punkte der Rover für eine Korrektur betrachten würde bzw. wie weit davon der Rover von den Punkten entfernt ist.
View attachment Webserver_Live_Planer.MOV
Arnold am Hang: sieht gar nicht so steil aus wie es in Wirklichkeit ist. Am Rand, das sind Hühnerfedern. Arnold schützt Igel, aber bei Hühnern kennt er kein Pardon.
View attachment Arnold.MOV
