Rasenmährobot Pi-Wolf-300

Der Rasenmährobot Pi-Wolf 300 basiert auf einem Spindelmäher von Wolf-Garten - dem Wolf TT300 S.

Status: Konstruktion

Beschreibung

Handbetrieb des Basisgerätes

der TT300 S ist ein Spindelmäher, der von Hand betrieben wird. Das Mähwerk wird durch die Räder angetrieben. er ist für niedrige Grashöhen, bis 15 cm geeignet. Längere Grashalme werden wegen der Bauweise gegebenenfalls nicht erfasst. Bei dichtem langem Gras reicht die Leistung durch den Handantrieb nicht aus (dichtes, hohes Gras, mühsames wiederholen vor und zurück...)

Konzept des Roboters

In Kürze:

• Verwendung des reparierten TC300S (ebay, 30€)
  • Justieren:
    • Spindel exakt schleifen (Schleifblatteinsatz in der Flex, ca. 1 Std.)
    • Feste Schneidkante so einstellen, das er Papier schneidet :-) => wie in der Anleitung beschrieben
  • Einsatz besserer und leiserer Freilauflager (die Ritzel des TC300 haben einen integrierten Freilauf, dieser nutzt das Ritzel bei dichtem Grass ab)
  • Entfernen des Handgriffes
• Einsatz von DC-Motoren für Spindel und Vorwärtsbewegung (ebay, ca. 20€)
• Verwendung der vorhandenen Makita-Akkus, Makita LED-Lampe als Akkuhalterung
• Verwendung des vorhandenen Raspberry Pi, Webcam, WLAN-Stick
• Im 1. Schritt:
  • Einbau DC-Motoren,
  • Ansteuerung über H-Bridge/PWM über Raspberry Pi GPIO
  • Versorgung mit 18 V-Akkus für Motoren und Raspberry Pi-Netzteil...
  • Python-Prototyp zur Ansteuerung Webcam & Motoren
• Im 2. Schritt: (RC mit Bildübertragung)
  • Remotecontrol vom PC
  • Webcam zur Rückmeldung
• Im 3. Schritt (autarkes Mähen) Einsatz von:
  • Ultraschall Entfernungsmesser
  • Gyroskop & Compass
  • Webcam zur genaueren Orientierung
• Im letzten Schritt ggf. noch Ladestation..

Steuerung

Die Steuerung kann durch einen vorhandenen Raspberry Pi erfolgen.

• Steuerung:
  • Die GPIO-Pins des Raspberry Pi können im PWM-Modus betreiben werden.
  • Über eine Erweiterungsplatine mit L298N können Motoren bis 36V/2A betrieben werden.
  • ggf sind noch Encoder für die Räder nötig (?)
  • Programmierung in Python oder wenn notwendig: C/C++
• Versorgung:
  • Makita Li-Ionen Akkus 18 Volt. (hier habe ich bereits mehrere Geräte, zudem existiert ein Adapter von Makita, um 2 18V-Akkus als ein 36V-Akku zu betreiben.
  • Akkuhalterung: Makital DML186 (LED-Lampe für 12 Euro incl. Versand), kann zusätzlich Lich liefern :-)
  • Netzteil für Pi: 5V, 1-2 Ampere, noch fest zu legen...
• Orientierung
  • GY-282/HMC5983 Drei-Achsen Elektronisch Kompass Magnetmodul Modul - 5 €
  • HC-SR04 Ultraschall Entfernungsmesser. ca. 2,5€
  • gegebenenfalls auch Webcam...

Funktionsweise:

• Spindelmäher - eine Spindel mit horizontaler Achse quer zur Fahrtrichtung rotiert. Ihre 5 Messer rotieren dabei nahe an der Schnittkante (Hinteres waagrechtes feststehendes Blech auf Schnitthöhe).
• Vorgabe für die Drehzahl der Spindel
  • Das Messer muss so an der Schneide vorbeikommen, das das Gras gleichmässig geschnitten wird.
    • rotiert die Spindel zu langsam, so wird das Gras unter die hintere Schneide gezogen, bevor es geschnitten wird. Dies äussert sich in einem unruhigem Schnittbild.
    • rotiert die Spindel zu schnell, dann wird gegebenenfalls Leistung verschwendet, unnötiger Lärm erzeugt, das Gras gegebenenfalls eher abgerissen, statt geschnitten.
  • Lösung:
    • die Spindel hat 5 Messer.
      Um ein gleichmässige Schnittbild zu erreichen, muss der Abstand der Messer - etwa 7 cm - auf als 1-2 cm wirken.
    • Daraus ergibt sich eine Umlaufgeschwindigkeit, die ca. 3-6 mal höher als die Fahrtgeschwindigkeit sein muss.
      Bei Verwendung eines Handrasenmähers ist hier durch den Hersteller schon ein Wert eingestellt: durch die Übersetzung von Rad zur Spindel.

Antrieb:

• ursprünglich treiben die Räder über ein Ritzel mit Freilauf die Spindel an. Durch ein Schieben nach vorne greift der Freilauf und Rad und Spindel sind wirksam miteinander verbunden.

Dieser Antrieb wird auch im Betrieb als Robot genutzt. Die DC-Motoren treiben die Räder an.