Intelligenter Rasenroboter gewinnt Bosch Wettbewerb

Stefan Hangler und Magdalena Patzak (5CHELS) haben für einen Rasenroboter ein intelligentes Positionierungssystem entwickelt, sodass dieser den Rasen strukturiert und schneller und effizienter mäht. Ihr Projekt „Smart Mower“ hat den 1. Platz in der Kategorie Mobilitätstechnik des Bosch-Wettbewerbs gewonnen.

„Herkömmliche Rasenroboter mähen in der durch die Drahtschleife definierten Fläche unstrukturiert und ohne Plan. Dadurch werden manche Abschnitte doppelt gemäht und andere gar nicht. Dieses veraltete Verfahren führt zu zahlreichen, langen und umständlichen Mähzyklen. Wir haben einen Rasenroboter mit einem selbst entwickelten Positionierungssystem ausgestattet und diesen dadurch schneller, effizienter und ökonomischer gemacht“, erzählen Magdalena Patzak und Stefan Hangler, die ihr System im Rahmen ihres Diplomprojektes unter Betreuung von Jürgen Feierabend entwickelt haben.

Das gesamte Verfahren funktioniert ohne Begrenzungsdraht, mit nur drei an den Grundstücksgrenzen positionierten Modulen. Der Roboter fährt den Rasen nach einem vorgegebenen Plan vollkommend autark ab. Ein Algorithmus berechnet den kürzesten, im Idealfall den schnellsten Weg auf Basis der Grundstückseigenschaften. Der Roboter fährt dann in Schlangenlinien das Grundstück ab. Durch dieses strukturierte Abfahren sind weniger und kürzere Mähzyklen nötig.

„GPS kommt für unsere Messung nicht infrage, da wir eine Genauigkeit von ± 4 cm erreichen wollen. Unser Positionierungssystem besteht aus vier DWM1000 Modulen und Mikrokontroller der Marke Node MCU ESP8266. Drei dieser Module sind an den Grundstücksgrenzen positioniert und ermitteln die aktuelle Position des Vehikels. Diese Module bilden zusammen mit dem vierten Modul, das direkt im Roboter verbaut ist, ein auf Laufzeitmessung basierendes Positionserfassungssystem. Diese Positionierungsmodule senden via WiFi kontinuierlich die ermittelten Distanzen zwischen dem Roboter und den Modulen zu einem PC, der als Basisstation fungiert. Ein in C# geschriebenes Programm ermittelt aus den empfangenen Distanzen die exakte Position des Roboters und liefert die effizienteste Rasenmähstrategie auf Basis der Grundstückseigenschaften. Der Rasenroboter fährt somit mithilfe eines berechneten Weges die zu mähende Fläche strukturiert ab, wodurch ein schnelleres und effizienteres Mähen ermöglicht wird.

Die Module und der Roboter versorgen sich autark mit Photovoltaikpanelen. Zum Anlernen der Fläche wird ein Bild durch eine Drohne aus der Vogelperspektive geschossen. Das Foto wird anschließend als Hintergrund in der Benutzeroberfläche implementiert und somit kann der Benutzer die zu mähende Fläche genau definieren. Somit kann zwischen Grasflächen, Bäumen und Wegen unterschieden werden. Durch dieses strukturierte Abfahren wird die Mähzeit erheblich verringert und die Effizienz gesteigert. Ein weiterer Vorteil ist, dass das übliche aufwendige Verlegen der Drahtschleife entfällt. Bei Änderungen der Rasenfläche, wie zum Beispiel beim Einsetzen eines Baumes, merkt dies der Roboter durch unterschiedlichste Sensoren und erlernt nach Bestätigung des Benutzers das neue Objekt selbstständig.

 „Ein derartiges Positionierungsmodul ist noch nicht am Markt erhältlich. Dass dafür Nachfrage bestünde, haben wir bereits am Tag der offenen Tür in der HTL in Braunau gesehen, da mehrmals gefragt wurde, wo man so einen Rasenroboter kaufen kann“, so die beiden Maturanten.

„Die beiden haben sehr fleißig, ausgesprochen kreativ und wirklich gut gearbeitet. Sie haben selbst einen Rasenroboter gebaut, damit sie ihre Entwicklung entsprechend implementieren konnten. Ich freu‘ mich sehr, dass sie den ersten Platz in der Kategorie Mobilitätstechnik beim renommierten Bosch-Wettbewerb gewonnen haben und gratulier‘ ihnen herzlich sowohl zum Projekt als auch zum Finaleinzug“, meint ihr Betreuer Jürgen Feierabend.

 

HTL Redaktion am 08.06.2018

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