Kosiarka elektryczna i zdalnie sterowana: Rozwiązania i wyzwania

Współczesne kosiarki elektryczne, zwłaszcza akumulatorowe, oferują coraz większą wygodę i efektywność w pielęgnacji trawników. Modele takie jak kosiarka akumulatorowa Einhell Professional GE-CM 36/43 Li - Solo stanowią praktyczne rozwiązanie dla każdego trawnika, wykorzystując innowacyjne technologie i zaawansowane komponenty. Równolegle, entuzjaści robotyki i majsterkowania podejmują próby budowy zdalnie sterowanych kosiarek, stykając się z licznymi wyzwaniami technologicznymi.

Charakterystyka kosiarek akumulatorowych

Kosiarka akumulatorowa Einhell Professional GE-CM 36/43 Li - Solo jest zasilana z bogatej serii Power X-Change. Baterie z wysokiej jakości ogniwami litowo-jonowymi można dowolnie łączyć ze wszystkimi urządzeniami z rodziny Power X-Change. Urządzenie zasilane jest bezszczotkowym silnikiem Einhell PurePOWER. Ten bezszczotkowy silnik zapewnia większą moc i dłuższy czas pracy niż tradycyjne silniki ze szczotkami węglowymi. Po rejestracji online na silnik bezszczotkowy obowiązuje 10-letnia gwarancja! Wózek wysokokołowy z dużymi, przyjaznymi dla trawnika kołami posiada 6-stopniową centralną regulację wysokości koszenia od 25 mm do 75 mm. Zintegrowany grzebień do trawnika umożliwia koszenie blisko krawędzi. Stabilna i lekka aluminiowa kierownica ma regulowaną wysokość, co pozwala na indywidualne dopasowanie, a ergonomicznie ukształtowany obszar uchwytu zapewnia niemęczącą pracę. Kierownicę można złożyć, dzięki czemu kosiarkę można łatwo schować. Zintegrowany uchwyt do przenoszenia zapewnia łatwy transport. Kosz na trawę o pojemności 63 l wyposażony jest we wskaźnik poziomu napełnienia. Do działania potrzebne są 2 akumulatory 18 V Power X-Change.

Zdalnie sterowane kosiarki: Koncepcje i ograniczenia

Próby z silnikami samochodowymi

Jedną z rozważanych koncepcji jest budowa zdalnie sterowanej kosiarki na dwóch rozrusznikach z ciężarówki zasilanych akumulatorem 24V i sterowanych zwykłym nadajnikiem RC. Jednak rozruszniki z ciężarówki nie nadają się do ciągłej pracy w kosiarce, ponieważ są przeznaczone tylko do krótkich uruchomień, mają panewki zamiast łożysk, biorą ogromny prąd, a cała konstrukcja byłaby ciężka i mało praktyczna. Silniki o dużej mocy, takie jak 1 kW przy 24 V, generują prądy rzędu 42 A, co wymaga zastosowania odpowiednio grubych przewodów, aby uniknąć strat i przegrzewania. Akumulatory ciężarówkowe mają ograniczoną pojemność i duży ciężar, co negatywnie wpływa na mobilność kosiarki.

Alternatywne rozwiązania napędowe

W związku z powyższym, do samego koszenia lepiej użyć zwykłej kosiarki spalinowej, a napęd jezdny zrobić osobno, np. na bazie innych silników. Moim zdaniem najodpowiedniejsze byłoby zastosowanie zwykłej kosiarki spalinowej. Napęd mógłby składać się z 4 silników od wycieraczek wraz z przekładniami, po jednym na koło. Zasilanie z akku żelowego 28Ah 12V. Zastosowałbym napęd "czołgowy". Pary silników sterowane byłyby przez mostki H. A mostki H byłyby uruchamiane przez zwykłą "aparaturę" z autka na zdalne sterowanie. Wystarczą dwa mostki H o odpowiednich mocach, dzięki wbudowanym przekładniom kosiarka będzie jechać powoli i będzie miała duży zapas momentu. W przypadku silników od wycieraczek z przekładnią ślimakową, robot zatrzymuje się w przypadku braku zasilania lub sygnału z odbiornika, co stanowi pewne zabezpieczenie. Rozważano również silniki napędowe o mocy 250W, 14A, 280rpm, a także bezszczotkowy Kollmorgen 300W.

Sterowanie i bezpieczeństwo

Kwestia sterowania jest kluczowa. Najprościej byłoby zrobić dwa drążki przód/tył. Do sterowania silnikami takiej mocy ze standardowej proporcjonalnej aparatury modelarskiej jest problemem. Jednym z rozwiązań jest wykorzystanie mostków H. Nawet czołgi zdalnie sterowane mają dwie wajchy w zdalnym sterowaniu. Wyobraź sobie, że rozpędzisz swój pojazd do jakiejś prędkości, nie musi być duża, bo z opisu wynika, że pojazd będzie trochę ważył. Nagle kończy się zasięg. Zabawka powinna stanąć, ale ponieważ będą tam mocniejsze silniki, większe i generujące spore zakłócenia, może nie stanąć, a wtedy o wypadek nie trudno. Gdyby chcieć wykorzystać sterowanie z zabawek, należałoby dobrać się do elektroniki, aby uzyskać stany logiczne, wtedy kilka bramek załatwi sprawę kombinacji.

Koncepcja sterowania logicznego polega na tym, że jeśli ster przód-tył jest w pozycji spoczynkowej, a kierunku lewo-prawo wychylony, to pojazd obraca się w miejscu. Natomiast jeżeli w czasie jazdy na wprost zostanie wychylony ster kierunku, to pojazd skręca, zatrzymując odpowiednią stronę napędu. Mozgiem wszystkiego może być minikomputer, np. TC 1Ghz, 256MB RAM. I/O może być RS232 i przede wszystkim LPT przez AVT 440C. Do sterowania silnikami proponuje się sterownik PWM Sabertooth Dual 25A Motor Controller Universal, który charakteryzuje się elastyczną regulacją i zabezpieczeniami, oraz możliwością sterowania przez RS232.

Lokalizacja i nawigacja

Dostępne rozwiązania komercyjne

Husqvarna wypuściła na rynek kosiarkę, która rozpoznaje przeszkody i jest bezobsługowa. Obszar koszenia jest ograniczony drutem, tzn. coś na zasadzie anteny. Pracuję w firmie, która produkuje specjalne płyty do stacji dokującej dla tej kosiarki - chodzi o to, że ona musi się od czasu do czasu podładować. Kosiarki te, takie jak Husqvarna Auto Mower i Solar Mower, wykorzystują ograniczenia obszaru koszenia za pomocą przewodów indukcyjnych i stacji dokujących do ładowania.

Metody autolokalizacji w projektach DIY

Prawdziwy problem tkwi w lokalizacji kosiarki. Nie musi to być autolokalizacja, może być system zależny od sond zewnętrznych. W najprostszym przypadku mogłyby to być czujniczki pola, tak by kosiarka nie przekraczała "narysowanej w ten sposób linii". Dwie pętle jako czujniki indukcyjne i rozciągnięty po ziemi drut zasilany generatorem rzędu 40-150khz mogłyby posłużyć do podstawowej lokalizacji. Do lokalizacji X,Y lepsza jest metoda oparta na telemetrii, np. stacje nadawczo/odbiorcze umieszczone w zasięgu, ale w krańcowych punktach obszaru (albo lepiej poza nim) - wymagane są minimalnie 3 stacje.

W zależności od metody można lokalizować kosiarkę aktywnie lub pasywnie. Aktywnie to np. poprzez pingnięcie do punktu nadawczego i nasłuchanie odpowiedzi. Ciekawe efekty daje kojarzenie różnych mediów, np. ping w podczerwieni lub radio i odbiór echa w ultradźwiękach. Pasywnie to tylko nasłuchiwanie stale nadającej stacji. Wszystko jest w dużej mierze uzależnione od warunków zewnętrznych, czyli przede wszystkim zabudowy, przeszkód odbijających media i założonych parametrów. Nie ma sensu używać radia, jeżeli w terenie jest dużo przeszkód dających duże echo. Można wykorzystać podczerwień do rozpoznawania terenu do koszenia, gdyż rośliny (trawa) odbijają ją doskonale. Teren można ogrodzić, robiąc nadajniki na ultradźwięki, lub podłączając ogrodzenie (lub rozciągnąć drucik).

Technologia GPS jest na tyle rozwinięta, że nie stanowi problemu czułość, ale dokładność jeszcze tak. Równolegle z GPS może być wykorzystywana technologia wire guidance. Współczynnik zaufania odczytów będzie miał wysoki poziom. Najdokładniejszą wiarygodność będzie miało pozycjonowanie w oparciu o RFID. Moduły wire guidance oraz RFID (wraz z antenami) stanowią wyzwanie w znalezieniu gotowych rozwiązań. Innym pomysłem jest zastosowanie nadajników wbitych w ziemię, które wysyłają różne kody. Antena w kosiarce obraca się i w tym położeniu, gdzie jest najmocniejszy sygnał, tam jest nadajnik.

tags: #kosiarka #elektryczna #huga