„Arnold“ by Fürst Ruprecht ( I only do four-wheel drive )

Fürst Ruprecht said:
Heute war Test-Tag:
Ergebnisse:
- Wenn man voll beschleunigt und anschließend das Gas weg nimmt, fliegt der 5V Spannungsregler auf der Eingangsseite auseinander (Ich denke wegen der hohen Energierückspeißung. In Folge fällt der Controller aus und der Mäher „segelt“, also fährt auf Grund von seinem hohen Gewicht erst einmal unkontrolliert weiter. In meinem Fall gegen den Auto-Anhänger und reißt das Dach ab.(Beim letzten Mal war das also kein Fahrfehler von mir, sondern der gleiche Sachverhalt).
- Meine beiden Vorderräder reagieren unterschiedlich empfindlich. Da müßte jetzt eigentlich eine Drehzahlregelung her, also Soll-/Ist-Abgleich der einzelnen Raddrehzahlen. Das ist evtl. der Grund, daß die Kurvenradien unterschiedlich sind.
-Der PID-Regler für die Geradeaus- und die Kurvenfahrt funktioniert auch nicht ausreichend gut. Bei dem blauen Mäher hatte ich einen progressiv-Algorithmus genutzt, das werde ich hier auch probieren.
-dann gibt es noch Signalprobleme beim Auslesen der Potis (Winkelbestimmung Lenkung) und was ich gar nicht verstehe, beim Auswerten der Radimpulse. Die zeitlichen Schwankungen zwischen den Impulsen bzw. der Impulse pro Zeiteinheit sind zu hoch. An der Signalspannung kann es nicht liegen, die Flanken sind sehr sauber. Evtl. kommt das vom Interrupt des Teensy, keine Ahnung wo ich suchen soll.
-ob die China-BLDC-Treiber eine gute Wahl sind, ist auch offen. Evtl. haben sie ein zu hohes Delay.
- und das Timing der einzelnen tasks ist auch nicht gerade so einfach.

- der Fahrantrieb des Mähers ist extrem leise, aber wie erwartet viel zu schnell.

So, morgen ist dann Reparatur-Tag.

Gruß Fürst Ruprecht
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There is some issue with overboard motor : speed and sense are the most complex to manage.
ZSX11H driver have a fast response, i don't know the one you are using ?
Also they need a high sense at low speed to have a good torque , so big Wire and Big driver.

If you use ZSX11H : Can you find a electronic hardware to limit the PWM input on the driver to avoid that mower run too fast.
Also take care with the ZSX11H brake feature, i can generate a very high back voltage and destroy many component.

In all case you work is fantastic and so beautiful that put it outdoor is really a great shame :):)
 
Dear Bernard,
your feedback is very important to me and it is also a reward for the time I have invested in the project.

Dear friends,

I use the controller zs-x11h.IMG_8536.jpeg
I control it with an Adafruit PCA9685 16-Channel Servo Driver. I wanted to avoid timing problems when controlling it with the Teensy, as it is already under strain from the speed detection and the various tasks that use interrupts.
Yes, the braking function has already destroyed the 5V regulator (2 times) and yes, this can damage the entire electronics, as the 5V power supply then rises to 28V. I installed a zener diode as a "sacrifice" in the GPS module (the most expensive component) and a resettable fuse in the 5V supply. So far, it's worked. The electronics smoked several times, I was able to turn it off in time and nothing was broken.
Driving slowly solves some problems, but the brake is needed as the mower is too heavy and will roll on hills - so I need a solution for the overvoltage from the braking torque. Also, I don't think it's good for the lithium cells.
For convenience, I used PID controllers, even though I didn't get such good results with them on my blue mower.
When it comes to timing, I reduced the intervals for steering angle and PWM control - this allows better signal smoothing. But now the problem is that the time interval for querying the mavlink interface is too long and this causes the serial buffer to overflow. I need a solution for this.
The mavlink interface (Mission Planner) allows you to adjust all parameters during operation - very helpful. However, there is no option for operating the device outdoors without a PC -> perhaps remote desktop would be an option. Mission Planner is only available for Windows and iOS.

So far: there is hope!

Fürst Ruprecht
PS: the singing is not mine

View attachment IMG_9409.mov
 
Varistor und Zenerdiode - ja, daran habe ich auch gedacht.
Wenn man sich die Wicklungen des Hoverboard-Rades ansieht, kommt die Frage auf, ob der Varistor die Energiemenge schafft.
Zunächst habe ich erst einmal die PWM-Ansteuerung stark begrenzt. Die aktuelle Geschwindigkeit reicht auf jeden Fall fürs Mähen.
Offen ist aber, ob genug Moment erzeugt wird am Berg, das muß ich testen.
Ich habe noch Probleme mit dem gleichmäßigen Lenkeinschlag. Programmierfehler habe ich keinen gefunden. Allerdings muß ich mir die Abtastraten noch einmal anschauen und aufeinander abstimmen.

Stoßstange ist gedruckt aber noch nicht angeschlossen.


View attachment 3A515096-3C3A-47CD-BFA2-2A6556F8606B.mov
 
Little complexe to explain, but:
To test the exact behaviour, you need to compare the PWM you send to each motor with the real RPM result.
If you see that a PWM=25 can sometime give a RPM=15 and other time RPM=25 according the angular turn (rear wheel push the front one)
You need to send PWM signal to the brake input of the driver to manage negative torque on wheel and regulate the RPM.
BUT GOOD LUCK because it's a very complex coding feature to manage the 2 value of positive and negative torque at the same time on 4 motors to have a fix RPM.

It's something i already test but never win or only on fixed load.

ArduMower Brushless Drive

Hat jemand mit BL Treiber/Motoren erfolgreich schon zwei Mähmotoren zum laufen gebracht? Überlege über den Winter mir ein eigenes Chassis zu bauen und da steht die Idee im Raum deutlich mehr Breite zu erreichen. Ganz simple Idee... kann ich einfach die Treiber parallel schalten (PWM, GND...
forum.ardumower.de

So maybe a new challenge with ZSX11 driver
Manage a perfect RPM according positive or negative torque on wheel
 
Yes, you're right. That's what I'm planning to do - calculate and control the speed of each wheel. But I'm currently only using Brake at speed 0. If I use a PID controller, then if the total speed is > 0, the individual wheel speed can lead to negative PWM. I don't know yet whether that will work. Brake is also supplied by the PWM controller. So I could also control Brake accordingly.
 
Schlechte Nachrichten:
Ich habe drei Probleme, die ich nicht in den Griff bekomme:
1. Die Drehzahlsignale der Räder schwanken zu stark. Obwohl die Räder gleichmäßig drehen, schwanken die Zeitintervalle zwischen den Impulsen zu stark. Das kann eigentlich nur an der Interrupt Verarbeitung liegen. Die Interrupt-Routine zählt lediglich die Impulse, weniger geht nicht. Durch die Schwankungen schwingt der PID-Regler und die Räder rattern. Ohne PID-Regler laufen die Räder sehr leise, aber es fehlt die Momentenregelung und die ist unbedingt erforderlich um die geringe Mähgeschwindigkeit umzusetzen.
2. Die Lenkung (ohne Verwendung eines Servos) ist zu ungenau. Die Räder sind zu träge und folgen nur sehr schlecht der Lenkwinkelvorgabe. Damit die Räder zuverlässig einschlagen, muß das Stell-Moment hoch gewählt werden, was wiederum zum Schwingen der Lenkung führt. Aber auch bei hohem Stell-Moment gelingt keine verlässliche Geradeausfahrt.
Man kann den Mäher von Hand fahren (weil der Bediener dann entsprechend korrigiert), aber für Automatikbetrieb ist das so nicht geeignet.
3. Die BLDC-Treiber setzen aus, die Räder der Vorderachse (Lenkung) werden nicht mehr angetrieben. Das liegt möglicherweise an den PWM-Modulen in Verbindung mit kurzen Zeiten der einzelnen Tasks. Es könnte auch ein Signalproblem auf dem Bus sein.

Ich denke, ich werde mich von den Hoverboard-Rädern verabschieden.
4 BLDC - Getriebemotore sind bereits auf dem Weg.

Gruß Fürst Ruprecht
 
Ich denke, ich werde mich von den Hoverboard-Rädern verabschieden.
4 BLDC - Getriebemotore sind bereits auf dem Weg.
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If you have select the correct gear ratio ,you are going to see a huge difference and win a lot of time in dev.(Gear box reduce mechanically the speed of the wheel when you reduce the PWM)
Now for the 4WD front gear, Are you sure that it's absolutely necessary to use a servo or leave it fixed
I was very surprise by the result of LUBA on a 180 deg rotation, they did it in 4 or 5 small 40 deg rotation while forward and reverse and it's work without any trace on wet lawn with a perfect traction on big slope.
 
Hört sich ja erst einmal nicht so toll an, bin mal gespannt, ob es mit den neuen Motoren besser funktioniert.

Ich habe gestern einen Ardumower Arctic Hare bekommen mit RTK GPS, leider sind beim Paketversand ein paar Teile beschädigt worden.
Diese drucke ich gerade neu. Hast du den roten vorm lackieren gespachtelt?
 
Ja, gefühlt 100 mal.
Wenn man damit anfängt, muß man am Ende alle Oberflächenteile behandeln, was sehr aufwendig ist.
Außerdem wird man jede Beschädigung, die im Betrieb auftritt, sehen.
Ich habe Füllgrundierung benutzt. Die spritzt sich sehr gut, läuft sehr wenig und damit kann man dann einiges glätten. (Die Regel ist aber immer noch: Füllen, Schleifen, Füllen, Schleifen, …, Lackieren, Schleifen, Lackieren)
Spachteln geht auch.
Was noch geht ist der Zwei-Komponenten-Kunstharz-Anstrich. Das Material trägt sehr zur Stabilität bei, bildet aber eine Oberfläche wie welliges Wasser. Es läßt sich schwer wieder runterschleifen, dafür kann man aber eine sehr stabile, glatte Oberfläche herstellen, die man anschließend Lackiert.
Wahrscheinlich ist bei hohem Anspruch die Kunstharz-Variante am besten.

Ich denke als weitere Option über einen größeren Drucker nach.
Aus Bedenken und Geiz habe ich zu kleine Teile gedruckt. Wenn man die dann fügt, muß man die Klebestellen alle überarbeiten. Außerdem müssen die Klebestellen verstärkt werden (zumindest bei geringen Wandstärken und großen Teilen), sonst brechen sie später im Betrieb auseinander.
Es wäre besser gewesen, die vollen 30x30cm auszuschöpfen und wenig große Teile zu drucken.

Sollte der „Rote“ Arnold einmal laufen, werde ich noch ein anderes Gehäuse bauen.
 
Hm so viel Aufwand wollte ich eigentlich nicht betreiben :)
Ja große Druckfläche ist super, habe hier noch einen selbstgebauten CoreXY, den bekomme ich aber nicht vernünftig zum drucken, das Druckbett ist zu schwer und Rahmen zu dünn, verzieht sich schnell, wenn man etwas schneller druckt.
Der Kobra 2 druckt gerade bei mir, mit 150 mm/s, das geht relativ schnell.
 
Nein. habe ich nicht probiert. Ich hatte mir das angesehen und wegen des Aufwandes beschlossen es nicht zu versuchen. Ich denke es liegt nicht am Treiber, sondern an der direkten Übersetzung, dem erforderlichen Drehmoment und dem Radgewicht.
Nach ganz viel Probieren habe ich gestern mit PID-Regler die Geschwindigkeit herunter regeln können, so daß er langsam fährt und trotzdem ausreichend Moment entwickelt. Jetzt müsste die Lenkung noch beruhigt werden.
Ich konnte gestern auch ein wenig mähen( per RC-Bedienung ), allerdings war geradeaus Fahren schweirig.
Die vordere Stoßstange habe ich auch unfreiwillig getestet - ist auseinander geflogen ! Fehlbedienung der RC-Steuerung, als der Mäher noch am Laptop hing. Er ist voll durchgestartet, das USB-Kabel hat den Teensy aus der Fassung gerissen und dann ist Arnold ungebremst ans Schwerlastregal gedonnert. Weiter ist aber nix zu Bruch gegangen. Es wird aber deutlich, daß das hohe Gewicht des Mähers ein Risiko darstellt, insbesondere beim Beschleunigen und verzögern.
 
So, habe den halben Tag am Programm optimiert und getestet.
Die Einstellung von Fahrgeschwindigkeit, Lenkmoment, Lenkempfindlichkeit, Antriebsmoment und den zugehörigen PID-Parametern variiert recht stark. Bei einer Geschwindigkeit unter 5cm/s fängt Arnold an zu ruckeln und der Regler bringt nicht mehr genug Antriebsmoment. 3cm/s wäre aus meiner Sicht ein guter Wert. Im Video sind 8cm/s eingestellt. Das Lenkmoment ist etwas zu niedrig für die Wiese, auf Betonboden war es ausreichend. Erhöhe ich das Lenkmoment, wird die Lenkung instabiler.
Die Räder sind einzeln geregelt und überwacht. Das Signal für die Radumdrehung ist schlecht und behindert eine bessere Regelung.
Im Video sieht man:
-Drehmoment noch zu gering, Geschwindigkeit bereits zu hoch, Geradeausfahrt nicht möglich, Lenkung schwer zu bedienen.
(es fehlt noch ein Mähmotor und das Gras ist wirklich so hart).


View attachment 96B905E7-17D4-46E6-9CB6-7DA038EC15B8.mov
 
Der Umbau auf 42mm Brushless-Getriebemotoren läuft.
Dafür müssen die Achsen komplett neu gemacht werden. Räder sind auch keine da und obendrein haben die Getriebemotoren 10mm D-Achsen (die 36er haben ja nur 8mm).

IMG_9456.jpegIMG_9457.jpegIMG_9458.jpeg
 
ca 52 cm breit (Schnittbreite 50cm), 85 cm lang.

Habe gestern gemäht. Der Mäher läuft nicht sehr schnell. Ich konnte bei voller Geschwindigkeit mähen - da ist man mit 50cm Schnittbreite recht schnell fertig. Die Geländegängigkeit ist wie erwartet sehr gut. Bei schwierigem Boden und wenn der Mäher an Erhebungen in die Schräglage (zB. größer 45 Winkelgrad) muß, braucht die Radverstellung zum Lenken etwas mehr Moment. Das ist grundsätzlich kein Problem, reduziert aber die maximale Fahrgeschwindigkeit, da sich die verfügbaren PWMs (4095) auf Fahren/Drehzahl und Lenken/Moment aufteilen.
Am Ende ist dann noch der Akku ausgefallen. Ursache noch unklar, aber der Stromverbrauch wird recht hoch liegen (bei voller Fahr- und Mäh- Geschwindigkeit). Die 10 A Rückstellsicherung hat auf jeden Fall sehr schnell ausgelöst und daher mußte ich die Mähmotoren direkt an die Batterie anschließen.

Der Antrieb erfüllt die Erwartungen bzgl. robuster Funktion - die Lenkung funktioniert auch in schwierigen Situationen zuverlässig.
 
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