OpenMower — Open-Source-Mähroboter mit RTK-GPS – Konfiguration

Docs: xESC konfigurieren

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

Die xESC-Motorcontroller lassen sich für viele BLDC- und DC-Motoren konfigurieren. Ihre Firmware basiert auf dem Open-Source-Projekt VESC. Deshalb kannst du sie mit dem VESC Configuration Tool einstellen.

Voraussetzungen

Windows- oder Linux-Computer für das VESC Configuration Tool
VESC Tool (https://vesc-project.com/vesc_tool ) Du kannst das Tool kostenlos herunterladen, indem du die „free“-Version in den Warenkorb legst und den Bestellvorgang abschließt.
Die OpenMower-Firmware muss erfolgreich auf dem xCore-Board installiert sein. Das xCore-Board stellt die Verbindung zwischen deinem Computer und dem xESC her. Falls die Firmware noch nicht installiert ist, folge der Anleitung Firmware aktualisieren .
Optional, aber hilfreich:
Konfigurationsdateien für deinen Mäher.
Suche im OpenMower-Repository nach den passenden Dateien für deinen Mäher.
Du brauchst drei Dateien:
- App-Konfiguration als XML: legt unter anderem die Baudrate fest und ist für alle drei xESC-Controller gleich
- Mähmotor-Konfiguration als XML: Parameter des Mähmotors
- Fahrmotor-Konfiguration als XML: Parameter der Radmotoren

Konfigurationsablauf

Zugriffe von ROS auf die Controller stoppen

Führe openmower stop aus, damit ROS während der Konfiguration nicht auf die Controller zugreift.

ESC im Netzwerk bereitstellen

Führe openmower expose-xesc [left|right|mower] aus, um den gewünschten xESC-Controller bereitzustellen. Wähle left, mower oder right.
Der Controller ist dann im lokalen Netzwerk unter openmower:65102 erreichbar, bis du folgende Tastenkombination drückst: Strg + C.

Mit dem xESC verbinden

Öffne das VESC Configuration Tool und verbinde dich mit dem xESC:

Connection -> TCP [1]
Trage die IP-Adresse des Mähers oder openmower in das Feld „Address“ ein [2].
Setze den Port auf 65102 [3]
Klicke auf Connect [4]

Information

Falls diese Warnmeldung erscheint:

kannst du sie ignorieren. Das VESC Tool ist mit der Firmware-Version auf dem xESC-Controller rückwärtskompatibel.

xESC konfigurieren

Konfigurationen übertragen

Wenn das VESC Configuration Tool verbunden ist, übertrage die Konfiguration auf die xESC-Controller:

[Bild 1]: Klicke auf File -> Load Motor Configuration XML
[Bild 2]: Wähle die Motor-Konfigurationsdatei für den jeweiligen Motor. Mähmotor und Fahrmotoren verwenden unterschiedliche Dateien
[Bild 3]: Ignoriere die Versionsmeldung, falls sie erscheint
[Bild 4]: Klicke auf Write Motor configuration. Bei Erfolg erscheint ein grüner Hinweis.
[Bild 5]: Klicke auf File -> Load App Configuration XML. Ignoriere die Versionsmeldung, falls sie erscheint
[Bild 6]: Klicke auf Write App configuration. Bei Erfolg erscheint ein grüner Hinweis.
Drücke im OpenMower-Terminal Strg + C, um die Netzwerkfreigabe des xESC-Controllers zu beenden.

Wiederhole diese Schritte für alle drei xESC-Controller.

Notwendige Vorbereitungen

Baue das Mähmesser ab.
Wirklich: Nimm das Messer ab! Das ist ein großer Mäher mit einem starken Motor und einem großen Messer! 💀
Bocke den Mäher hinten so auf, dass sich die Räder frei drehen können. Verwende dafür einen Karton, Klotz oder Ständer.
Baue das Mähmesser ab!
Versorge den Mäher während der Kalibrierung über den Akku, nicht über die Ladestation. Achte auf einen ausreichend geladenen Akku.
Prüfe, ob du das Mähmesser wirklich abgebaut hast!

Fahrmotoren kalibrieren: erst links, dann rechts

Kalibriere zuerst den linken Antrieb und wiederhole den Vorgang danach rechts.

Echtzeitdaten aktivieren: Später prüfen wir die Kalibrierung anhand eines bekannten Referenzwerts. Auch während der Kalibrierung sind die Werte im Fenster mit der Markierung 2 hilfreich. Aktiviere deshalb zuerst die Echtzeitdaten:
Starte den FOC Calibration Wizard:
Gib nun die Motordaten ein. Diese Werte gelten für den linken und rechten Fahrmotor. Für den Mähmotor verwenden wir andere Werte:
🡆 🡆

🡆 🡆
Ändere nach der Kalibrierung nicht die Drehrichtung, auch wenn sich das linke Rad bei der Kalibrierung vorwärts und das rechte rückwärts dreht:
Prüfe nach erfolgreicher Kalibrierung das Ergebnis:

Teste mit „D 0,4“ (1) und drücke die Wiedergabetaste für „Duty cycle“ (2). Wenn die Stromaufnahme ≤ 0,15 A (3) beträgt und der Motor unauffällig klingt, ist die Kalibrierung gut.
Teste auch höhere Tastgrade. Der Motor wird dabei lauter, sollte aber gleichmäßig laufen und unauffällig klingen. Falls nicht, drücke STOP (4).
Lade als letzten wichtigen Schritt über File → Load App Configuration XML die passende ESC-App-Konfiguration SABO_Drive-App.xml (siehe SABO-ESC-Konfigurationen ) und drücke rechts auf ↧A („Write app configuration“).

Geschafft 😆
… aber noch nicht fertig ✌️ … Wiederhole den gesamten Vorgang für den rechten Antrieb.

Beende openmower expose-xesc left mit Strg+C und mache mit openmower expose-xesc right weiter.

Mähmotor kalibrieren

Für den ESC des Mähmotors verwendest du denselben Ablauf mit angepassten Werten:

openmower expose-xesc mower
Verwende im FOC Calibration Wizard diese Werte:
- Tab “Motor” = Medium Inrunner ~750g
  - Advanced: Max Power Loss = 200, Motor Poles = 8
- Tab “Battery”
  - Battery Capacity = 3.9Ah (wie zuvor)
- Tab “Setup”
  - Gear Ratio = Check Direct Drive
  - Motor Poles = 8
  - Motor Temp. Sensor = disabled
Teste mit „D 0,08“. Die Stromaufnahme sollte ≤ 0,52 A betragen, bei abgebautem Messer
Drehrichtung des Messers prüfen/anpassen:
Das Messer muss sich gegen den Uhrzeigersinn drehen, wenn du von unten auf die Achse schaust. Prüfe das bei niedriger Drehzahl, zum Beispiel mit „D 0,02“.

Wenn es sich im Uhrzeigersinn dreht, ändere die Richtung über: Motor Settings → General → Tab General → Invert Motor Direction. Vergiss nicht, die Änderung mit „Write motor configuration“ über ↧M zu speichern!
Lade über File → Load App Configuration XML die passende ESC-App-Konfiguration SABO_Mower-App.xml (siehe SABO-ESC-Konfigurationen ) und drücke rechts auf ↧A („Write app configuration“).
Messerdrehzahl begrenzen:
Begrenze die maximale Drehzahl unbedingt auf den Wert des Originalmähers! Sonst können die Motorlager beschädigt werden. Noch gefährlicher: Das Messer könnte sich lösen und wegfliegen. 💀

Akkustrom begrenzen:
Begrenze den Akkustrom passend zur Hardware-Version deiner SABO-Trägerplatine:

SABO-Trägerplatinen-Version	VESC-Einstellung `Battery Current max.`	Akkusicherung	Mähmotorsicherung
v0.2.x	6A	Konservativ: 4 A mittelträge	-
v0.4.x	4.5A	Konservativ: 4 A mittelträge	-
v0.5.x	9A	4 A mittelträge, hier aber nicht maßgeblich	8 A mittelträge

Hinweis: Die oben angegebenen Werte für Battery Current max. sind theoretische Auslegungsgrenzen auf Grundlage konservativer Berechnungen der Leiterbahnbreiten.

Warnung: Wenn du einen Wert oberhalb des Nennstroms der Originalsicherung wählst, musst du damit rechnen, dass sie durchbrennt und durch eine Sicherung mit höherem Nennstrom ersetzt werden muss.

Bei anderen Mähermodellen musst du die passenden Einstellungen für deinen Umbau selbst ermitteln.

Docs: GPIO-Eingänge konfigurieren

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

Überblick

In OpenMower kannst du GPIO-Pins als digitale Eingänge konfigurieren, die einen Not-Aus oder andere Ereignisse auslösen. Typische Anwendungen sind:

Sensoren an den Rädern: erkennen, wenn der Mäher angehoben wird
Stopptasten: Not-Aus-Tasten am Mäher
Kollisionssensoren: erkennen, wenn der Mäher gegen ein Hindernis fährt

Schritt 1: Konfigurationsdatei für die Eingänge anlegen

Als Ausgangspunkt für deine inputs.yaml empfehlen wir eine fertige, hardwarespezifische Konfiguration, die du an deine Verkabelung anpasst. Vorlagen für deine Trägerplatine findest du hier:

https://github.com/ClemensElflein/open_mower_ros/tree/main/src/open_mower/params/hardware_specific

Lade die passende inputs.yaml herunter und speichere sie unter /home/openmower/params/inputs.yaml.

Hier ein einfaches Beispiel zur Orientierung:

gpio:
 - name: Front left wheel lift
 line: GPIO10
 active: low
 emergency:
 reason: lift
 delay: 2500

 - name: Front right wheel lift
 line: GPIO11
 active: low
 emergency:
 reason: lift
 delay: 2500

 - name: Top stop button 1
 line: GPIO12
 active: low
 emergency:
 reason: stop
 delay: 10

 - name: Top stop button 2
 line: GPIO13
 active: low
 emergency:
 reason: stop
 delay: 10

Konfigurationsfelder

Feld	Beschreibung
`name`	Lesbare Bezeichnung des Eingangs
`line`	Name des GPIO-Pins, zum Beispiel `GPIO10`
`active`	Logikpegel, der das Ereignis auslöst: `low` oder `high`
`emergency.reason`	Not-Aus-Art: `lift` für angehobene Räder, `stop` für die Stopptaste, `collision` für Hinderniserkennung
`emergency.delay`	Entprellzeit/Verzögerung in Millisekunden, bevor der Not-Aus ausgelöst wird

GPIO-Pinzuordnung

Das Beispiel oben verwendet GPIO10 bis GPIO13. So sind sie den physischen Anschlüssen der jeweiligen Platine zugeordnet.

OpenMower-YardForce-Platine ab v1.2.0

Ab dieser YardForce-Platinenversion kannst du zwischen den bisherigen OM-JST-XH-Anschlüssen und der Originalverkabelung über die CoverUI wählen. Die JST-XH-Anschlüsse sind vor allem für Umrüstungen von HWv1 gedacht, die Originalverkabelung für neue Umbauten. Dafür besitzt die Platine einen Hall-Multiplexer (MUX), den du in inputs.yaml so einstellst:

yf_cover_ui:
 # ---- Hall Inputs Source Selector ----
 # "om" when the hall sensors get connected to the XHST plugs of the OpenMower board
 # (or the robot-adapter-pinheader)
 # "oem_idc" when the hall sensors get connected to the (non-modded) OEM CoverUI board
 # (and CoverUI get connected via the 16pin IDC cable to the OpenMower board)
 - name: Hall Inputs Source Selector
 id: hall_mux
 value: oem_idc

Je nach Hall-MUX-Einstellung sind die GPIOs wie in diesem Bild zugeordnet:
Die grün markierten Stecker/GPIOs gehören zur Hall-MUX-Einstellung om, die orange markierten zu oem_idc.

OpenMower-YardForce-Platine bis v1.1.0-beta

Halte die Platine so, dass die Ethernet-Ports unten links liegen. Die Pins sind von oben nach unten aufgelistet.

Position	GPIO
1. (ganz oben)	GPIO10
2.	GPIO11
3.	GPIO12
4.	GPIO13

OpenMower-Universal-Board

Halte die Platine so, dass die Ethernet-Ports zu dir zeigen.

Position	GPIO
Oben links	GPIO13
Oben rechts	GPIO12
Unten rechts	GPIO11
Unten links	GPIO10

OpenMower-SABO-/John-Deere-Platine

Wenn du die Eingabekonfiguration der SABO-/John-Deere-Trägerplatine ändern möchtest, lade am besten die Standarddatei inputs.yaml herunter.

Schritt 2: Eingabedienst aktivieren

Ergänze Folgendes in deiner mower_params.yaml, bei Umbauten mit dem Universal-Board in custom_params.yaml:

ll:
 services:
 input:
 config_file: /data/params/inputs.yaml

So öffnest du die Datei zum Bearbeiten:

openmower configure ros

Pfadzuordnung unter OSv2

Unter OSv2 wird /home/openmower/params im Container als /data/params eingebunden. Bei einem anderen Aufbau musst du den Pfad in config_file entsprechend anpassen.

Schritt 3: OpenMower neu starten

Speichere beide Dateien und starte den Dienst neu, um die Änderungen zu übernehmen:

openmower restart

Die GPIO-Eingänge sind jetzt aktiv. Sobald der festgelegte Logikpegel erkannt wird, lösen sie die konfigurierten Not-Aus-Ereignisse aus.

Docs: Universal-Board konfigurieren

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

Diese Anleitung gilt für eigene Mäher-Umbauten mit dem OpenMower-Universal-Board. Bei solchen Aufbauten musst du mehrere hardwarespezifische Parameter selbst messen und einstellen, damit der Mäher korrekt funktioniert. Bei unterstützten Modellen sind diese bereits vorgegeben.

Alle individuellen Parameter gehören in ~/params/custom_params.yaml auf dem Mäher.

Nicht openmower configure ros verwenden

openmower configure ros öffnet standardmäßig mower_params.yaml. Für eigene Umbauten ist das die falsche Datei. Bearbeite immer direkt custom_params.yaml:

nano ~/params/custom_params.yaml

Alle anderen openmower-Befehle, etwa openmower configure env, funktionieren wie gewohnt.

Konfigurationsvorlage

Lade die Vorlage als Ausgangspunkt herunter und speichere sie auf dem Mäher unter ~/params/custom_params.yaml:

custom_params.yaml herunterladen

Die folgenden Abschnitte erklären alle mit # TODO markierten Parameter.

Differentialantrieb

ll:
 services:
 diff_drive:
 wheel_distance_m: 0.325
 ticks_per_m: 1600.0

Parameter	Einzustellender Wert
`wheel_distance_m`	Abstand in Metern zwischen den Mitten des linken und rechten Antriebsrads. Mit einem Maßband messen.
`ticks_per_m`	Encoderimpulse pro gefahrenem Meter. Muss gemessen werden; siehe Radencoder kalibrieren weiter unten.

IMU-Ausrichtung

 imu:
 axis_config: "+X-Y-Z"

Parameter	Einzustellender Wert
`axis_config`	Ausrichtung des Mainboards relativ zum Mäher-Chassis. `+X-Y-Z` passt bei flacher, waagerechter Montage mit der X-Achse der Platine nach vorne. Passe den Wert an, wenn dein Mainboard schräg oder gedreht eingebaut ist.

Akkuspannungen

 power:
 battery_full_voltage: 20.0
 battery_empty_voltage: 18.5
 battery_critical_voltage: 16.5
 battery_critical_high_voltage: 21.0
 charge_critical_high_voltage: 30.0
 charge_critical_high_current: 1.5

Lies die Spannungsangaben deines Akkupacks nach und trage die passenden Werte ein.

Parameter	Einzustellender Wert
`battery_full_voltage`	Spannung des vollständig geladenen Akkupacks laut Spezifikation.
`battery_empty_voltage`	Spannung, bei der der Mäher zur Ladestation zurückkehrt.
`battery_critical_voltage`	Notabschaltung bei Unterspannung. Unterhalb der Rückkehrschwelle (`battery_empty_voltage`) einstellen, aber so hoch, dass keine schädliche Tiefentladung eintritt.
`battery_critical_high_voltage`	Überspannungsschutz. Etwas oberhalb der Spannung bei voller Ladung einstellen.
`charge_critical_high_voltage`	Höchste zulässige Ausgangsspannung des Ladegeräts.
`charge_critical_high_current`	Höchster zulässiger Ladestrom in Ampere.

GPS-Antennenversatz

xbot_positioning:
 antenna_offset_x: 0.3
 antenna_offset_y: 0.0

Die Positionsbestimmung muss wissen, wo die GPS-Antenne relativ zum Drehmittelpunkt des Mähers sitzt, also zur Mitte zwischen den beiden Antriebsrädern.

Parameter	Einzustellender Wert
`antenna_offset_x`	Versatz nach vorne/hinten in Metern. Positiv bedeutet: Antenne vor dem Drehmittelpunkt. Von der Mitte zwischen den Rädern bis zur Antenne messen.
`antenna_offset_y`	Versatz nach links/rechts in Metern. Positiv bedeutet: Antenne links. Bei mittig montierter Antenne normalerweise 0.

GPS-Kartenursprung

 gps:
 datum_lat: 53.457452
 datum_long: 10.014737

Diese Werte sind in der Vorlage nicht mit TODO markiert. Du musst sie trotzdem ändern. Trage Koordinaten nahe deiner Ladestation ein. Dieser Punkt wird zum Ursprung der Mäherkarte. Die Koordinaten kannst du mit einem GPS- oder Kartenwerkzeug ermitteln.

NTRIP-Zugangsdaten

ntrip_client:
 host: "www.your-ntrip-caster.de"
 port: 2101
 username: "ntripuser"
 password: "ntrippass"
 mountpoint: "ntripmount"

Trage die Zugangsdaten deines RTK-Korrekturdienstes ein.

Sicherheitssensoren

Bevor du den Mähmotor aktivierst, konfiguriere und prüfe alle Sicherheitssensoren: Hebeerkennung, Neigungserkennung und Stopptasten. Das erfolgt über die GPIO-Eingabekonfiguration. Die vollständige Anleitung findest du unter GPIO-Eingänge konfigurieren .

Mähmotor aktivieren

mower_logic:
 enable_mower: false

Setze den Wert erst auf true, wenn alle Sicherheitssensoren angeschlossen und konfiguriert sind und ihre korrekte Funktion geprüft wurde. Der Betrieb ohne funktionierende Sicherheitssensoren ist unsicher.

Radencoder kalibrieren

Mit diesem Verfahren ermittelst du ticks_per_m für die Radencoder deines Mähers.

Voraussetzungen

OpenMower läuft
Zugriff per SSH oder Webterminal
Eine ebene Fläche mit etwa 10 m freier, gerader Strecke
Etwas zum Markieren von Start- und Endposition, etwa Klebeband oder Kreide

Schritt 1: Aufzeichnungsmodus aktivieren

Öffne die OpenMower-App und aktiviere den Modus zur Flächenerfassung. So sind Fahrmotoren und Radencoder aktiv und veröffentlichen Odometriedaten.

Schritt 2: Anfangswerte der Encoderzähler notieren

Öffne die ROS-Shell:

openmower shell

Abonniere das Status-Topic des linken ESC und notiere den Wert von tacho:

rostopic echo /ll/diff_drive/left_esc_status

Schreibe den Wert auf und drücke Strg+C. Wiederhole das für das rechte Rad:

rostopic echo /ll/diff_drive/right_esc_status

Schritt 3: Zehn Meter geradeaus fahren

Markiere die aktuelle Position des Mähers und fahre genau 10 Meter geradeaus. Fahre langsam und gleichmäßig. Je gerader die Strecke, desto genauer das Ergebnis.

Schritt 4: Endwerte der Encoderzähler notieren

Abonniere beide Topics erneut und notiere die neuen tacho-Werte:

rostopic echo /ll/diff_drive/left_esc_status

rostopic echo /ll/diff_drive/right_esc_status

Schritt 5: ticks_per_m berechnen

Berechne die Differenz für jedes Rad. Ist sie negativ, ändere das Vorzeichen:

left_diff = |tacho_end_left - tacho_start_left|
right_diff = |tacho_end_right - tacho_start_right|

Die beiden Werte sollten ungefähr gleich sein. Bilde den Mittelwert und teile ihn durch 10:

ticks_per_m = (left_diff + right_diff) / (2 * 10)

Schritt 6: Wert übernehmen

Bearbeite custom_params.yaml direkt:

nano ~/params/custom_params.yaml

Trage den berechneten Wert ein:

ll:
 services:
 diff_drive:
 ticks_per_m: <your_value>

Speichere die Datei und starte OpenMower neu, um den Wert zu übernehmen.

Tipp

Wiederhole die Messung zwei- oder dreimal und bilde den Mittelwert, um die Genauigkeit zu verbessern. Kleine Abweichungen von der geraden Linie beeinflussen die einzelnen Messwerte.

Docs: ROS-Parameter verwalten

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

ROS-Parameter anzeigen und einstellen

OpenMower basiert auf ROS. Ein großer Teil seines Verhaltens wird deshalb über Parameter gesteuert. Wenn du diese Parameter prüfen und ändern kannst, lässt sich der Betrieb deines Mähers gezielt anpassen.

Alle Parameter auflisten

Öffne die OpenMower-Shell, um alle aktuell aktiven ROS-Parameter anzusehen:

openmower shell

Führe dann aus:

rosparam list

Damit erhältst du eine vollständige Liste der aktuell geladenen Parameter. Das ist ein guter erster Schritt bei der Fehlersuche oder wenn du die Konfiguration deines Mähers verstehen möchtest.

Parameter überschreiben

Alle Parameter lassen sich über die Konfigurationsdatei mower_params.yaml anpassen. Sie ist die zentrale Stelle, um Standardwerte zu überschreiben.

Am einfachsten bearbeitest du sie mit:

openmower configure ros

Beispiel

In diesem Beispiel überschreiben wir den Geschwindigkeitsparameter.

1. Aktuellen Parameterwert abfragen

Wenn du mit rosparam list einen Parameter gefunden hast, kannst du seinen Wert mit rosparam get <parameter> abfragen:

🚜 openmower@openmower-v2:~$ rosparam get /move_base_flex/FTCPlanner/speed_fast
0.4

Die Mähgeschwindigkeit beträgt hier aktuell 0,4 m/s.

2. Wert in deiner Konfiguration ändern

Rufe auf dem Hostsystem openmower configure ros auf und übertrage den Parameternamen in YAML. Jedes / entspricht dabei einer zusätzlichen Einrückung um zwei Leerzeichen.

Für unser Beispiel sieht das so aus:

move_base_flex:
 FTCPlanner:
 speed_fast: 0.5

3. Datei speichern und neuen Wert prüfen

Nach dem Speichern startet ROS automatisch neu. Prüfe anschließend, ob der neue Wert übernommen wurde:

🚜 openmower@openmower-v2:~$ rosparam get /move_base_flex/FTCPlanner/speed_fast
0.5

🎉 Fertig!

Wenn es Probleme gibt

Wird ein Parameter nicht korrekt überschrieben, stelle sicher, dass du die neueste OpenMower-Version verwendest. Wenn es weiterhin nicht funktioniert, frag auf Discord nach.