Ich habe in den letzten Jahren einige Blogs geschrieben, in denen es auch um Roboter ging. Jetzt habe ich mir einen gekauft. Aber es ist wahrscheinlich nicht die Sorte Roboter, an die Sie gerade denken.
Nach 10 Jahren habe ich meinen Rasentraktor mit 24 PS und einem Gewicht von 450 kg durch einen gleich teuren, aber nur 10 kg wiegenden Mähroboter von Husqvarna ersetzt. Er soll mit Strom für 35 EUR pro Jahr anstelle von bisher 300 EUR für Kraftstoff auskommen. Zu den weiteren Ersparnissen zählen meine Zeit sowie die geringeren Umweltbeeinträchtigungen durch die Produktion eines Geräts, das nur 10 kg wiegt und zum Großteil aus Kunststoff zu bestehen scheint (tatsächlich handelt es sich wahrscheinlich im Wesentlichen um den Lithium-Ionen-Akku), im Vergleich zu einem in erster Linie aus Metall bestehenden Aufsitzmäher mit 450 kg Gewicht.
Der Mähroboter entspricht den drei wichtigsten Kriterien, die bestimmen, welche Jobs in Zukunft von Robotern übernommen werden: langweilig, gefährlich und schmutzig. Zu Beginn des Jahres macht mir das Rasenmähen durchaus Spaß. Hier in Irland muss der Rasen aber im Sommer alle 5 Tage gemäht werden. Das wird irgendwann langweilig.
Abbildung 1: Mein Mähroboter
Das Installieren des Roboters hat fast einen Tag gedauert, weil ich es selbst durchgeführt habe. Man muss ein Begrenzungskabel um das Rasenstück legen und mit kleinen Pflöcken fixieren. Der Mähroboter dreht dann ab, sobald er das Signal von diesem Kabel empfängt. Mit kleinen Kabelschleifen können Blumenbeete geschützt und größere Objekte eingeschlossen werden, die andernfalls den Roboter beschädigen könnten. Die gerade aus den Schleifen geführten Kabel sollten dicht nebeneinander verlegt werden. Ich vermute, dass dadurch der Aufbau eines elektrischen Felds im Umfeld des Kabels verhindert wird. Die Abbildung unten enthält ein Beispiel für eine solche Schleife.
Abbildung 2: Objekte wie Bäume können mit einer Schleife des Begrenzungskabels aus dem zu mähenden Bereich ausgeschlossen werden.
Sie können auch Führungsdrähte verlegen, damit der Mähroboter in schwer zu erreichende Bereiche wie den in der Abbildung oben mit „A“ gekennzeichneten Bereich vordringen kann. Ich habe drei solcher Führungsdrähte verlegt. Wenn der Roboter aus der Ladestation startet, fährt er eine zufällige Strecke an einem Führungsdraht entlang und verlässt den Draht dann in zufälliger Richtung. Der Führungsdraht hilft dem Roboter zudem, zur Ladestation zurückzufinden, wenn der Akku erschöpft ist. Er könnte auch dem Begrenzungskabel folgen. Schneller ist es jedoch, dem Führungsdraht zu folgen, sofern der Roboter auf einen solchen trifft.
Abbildung 3: Screenshot der Telefon-App mit dem zufälligen Weg, den ein Roboter durch einen Garten nimmt
Der Weg des Roboters im Garten folgt einem Pseudo-Zufallsmuster. Bei Versionen mit GPS-Sensor ermittelt der Rasenmäher anhand der GPS-Daten, welche Teile des Gartens längere Zeit nicht aufgesucht wurden. Es gibt außerdem eine App, mit der Sie verfolgen können, wo sich der Roboter gerade befindet. Sie können sich warnen lassen, wenn der Roboter gestoppt oder einen definierten Sicherheitsbereich verlassen hat. Außerdem werden Sie über Einstellungen der Schnitthöhe informiert und können den Roboter veranlassen, zu parken.
Abbildung 4: Ich beobachte den Roboter, der die ganze Arbeit erledigt.
Ein Problem mit dem Mähroboter besteht darin, dass er in meine Osterblumen fährt. Dies wollte ich mit der Einstellung zur Bereichsüberschreitung verhindern. Mit der Bereichsüberschreitung wird angegeben, wie weit der Roboter über das Begrenzungskabel hinausfahren kann, bevor er dreht. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass diese Einstellung nur in einer Richtung funktioniert: Sie können die Bereichsüberschreitung nur erhöhen, nicht verkleinern. Deshalb werde ich bis Mai meinen Aufsitzmäher verwenden müssen.
Abbildung 5: Osterblumen verhindern den Einsatz des Mähroboters.
Ein weiteres Problem besteht darin, Leitungsunterbrechungen im Begrenzungskabel aufzufinden. Bereits im Januar nahm ich die Basisstation und den Roboter in Betrieb und konnte feststellen, dass das Führungskabel intakt war. Letztes Wochenende schaltete ich das Gerät wieder ein. Eine blau blinkende Leuchte meldete eine Unterbrechung im Begrenzungskabel. Der Fehler lässt sich mithilfe der Führungsdrähte, die dem Mähroboter den Zugang zu den schwer zu erreichenden Teilen des Gartens ermöglichen sollen, auf eines der drei Segmente zurückführen. Wenn Sie die Führungsdrähte für die Fehlersuche nutzen, bleibt schließlich ein 100-m-Segment, in dem Sie die Unterbrechung mit einem Kofferradio suchen können. Während Sie das Radio über den verbundenen Teil des Kabels bewegen, wechselt es von leichtem Rauschen über Stille zu lauterem Rauschen. Auf Händen und Knien krabbeln Sie am Kabel entlang und schwenken dabei das Radio, bis es still ist. Es hat etwa eine Stunde gedauert, den Kabelbruch zu lokalisieren. Dabei hat sich herausgestellt, dass ich selbst den Kabelbruch mit einem Spaten verursacht habe, den ich beim Pflanzen von Kartoffeln in den Boden steckte, weil ich eine Pause machen wollte. Ein vollständig autonomer Mäher würde weder Begrenzungskabel noch Führungsdraht benötigen. Meines Erachtens ähnelt das Problem dem beim Einsatz eines FTS in einem Werk, für das ebenfalls ein Führungsdraht benötigt wird.
Abbildung 10: Auf 272 kHz eingestelltes Kofferradio für die Suche nach der Unterbrechung im Begrenzungskabel
Dies ist ein Blog zum Thema Funktionssicherheit und Sicherheitsexperten lieben Standards und Normen. Deshalb frage ich mich, welche Standards und Normen für dieses Szenario relevant sind. Der Mähroboter kann als autonomer Roboter eingestuft werden, weil er auf die Eingabedaten von Sensoren (für Begrenzungskabelsignale und Ultraschall-Kollisionswarnungen) reagiert, basierend auf diesen Daten Entscheidungen fällt und keine ununterbrochene Überwachung benötigt.
Der Mähroboter entspricht nicht der Definition eines industriellen Roboters nach ISO 10218-1 (nicht in drei oder mehr Achsen programmierbar und nicht für den Einsatz in industriellen Automatisierungsanwendungen vorgesehen). Er scheint aber der Definition für Assistenzroboter aus ISO 13482 zu entsprechen.
Abbildung 6: Definition eines Assistenzroboters nach ISO 13482
Die meisten Normen zu mobilen Robotern – z. B. ISO 3691-4, R15.08, B56.5 – befassen sich mit Industrierobotern. Aus diesem Grund denke ich, dass ISO 13842 die einschlägige Norm ist.
ISO 13848 nutzt die Leistungsstufen aus ISO 13849 als Kennzahl der erreichten Sicherheit und gilt auch für Roboter mit Geschwindigkeiten von bis zu 20 km/h.
ISO 5395-1 gilt für Rasenmäher mit Verbrennungsmotoren, ist also für akkubetriebene elektrische Rasenmäher nicht relevant.
IEC 60730-1 zu Steuersystemen für Haushaltsgeräte kommt ebenfalls in Betracht.
Die Bedienungsanleitung verweist auf folgende Normen: 2006/42/EG, die Maschinenrichtlinie
EN 50636-2-107:2015: Sicherheit elektrischer Geräte für den Hausgebrauch und ähnliche Zwecke – Teil 2-107 – Besondere Anforderungen für batteriebetriebene Roboter-Rasenmäher
Die Bedienungsanleitung listet verschiedene Normen zu Lärmemissionen und zur elektromagnetischen Verträglichkeit auf.
Da der Mähroboter eine Maschine ist, muss die Risikobewertung auf ISO 12100 basieren. ISO 12100 und verwandte Standards definieren verbindlich die folgende Hierarchie für Maßnahmen zur Risikoreduzierung. Zunächst muss versucht werden, das Risiko zu eliminieren. Ist das nicht möglich, muss eine technische Lösung entwickelt werden (z. B. eine Sicherheitsfunktion oder eine Schutzvorkehrung). Die letzte Maßnahme sind Warnungen und Informationshinweise. Ich denke, die Hersteller des Mähroboter haben sich um die Eliminierung der Risiken bemüht, sodass die Normen zur Funktionssicherheit nicht anwendbar sind. Ein Beispiel für das Eliminieren der Risiken bei Mähroboter stellen die Klingen dar.
Abbildung 7: Mähroboterklingen
Die Klingen des Mähroboters sind im Vergleich zu den Klingen eines herkömmlichen Rasenmähers relativ klein. Außerdem klappen sie ein, sobald sie ein Hindernis berühren. Kann die Basis wieder frei rotieren, klappen sie dank der Zentrifugalkraft wieder aus (ich vermute, dass es bei dieser Funktion mehr um den Schutz der Klingen als um das Verhindern eines Unfalls geht). Sie werden schneiden, aber wohl kaum Gliedmaßen abtrennen. Wenn Sie nach Rasenmäherunfällen und Kindern googeln, werden Sie beispielsweise feststellen, dass es in den USA jährlich mehr als 86 000 Unfälle in Verbindung mit Rasenmähern gibt und dass dabei mehr Unfälle mit Rasentraktoren als mit herkömmlichen Mähern zum Schieben auftreten. Die kleinen Klingen tragen sicher dazu bei. Zudem haben die Roboter nur wenig Masse und abgerundete Kanten, sodass die Gefahr bei Kollisionen gering ist. Man kann jedoch über die Geräte stolpern. Der Mähroboter enthält einen Sensor, der das Umkippen erkennt und die Klingenrotation stoppt.
Ich bin mir sicher, dass es noch andere einschlägige Normen beispielsweise zum Ladesystem für Lithium-Ionen-Akku gibt, diese sollen aber hier nicht Gegenstand sein.
Insgesamt bin ich mit meinem Mähroboter sehr zufrieden und frage mich, was als Nächstes kommt. Bisher teilen sich relativ wenige Unternehmen den Markt für Haushaltsroboter und verbrennen viel Geld, ohne große Erfolge zu erringen. Mir gefällt beispielsweise der in diesem Video gezeigte knuffige Mayfield Kuri. Leider hat Bosch die Entwicklung meines Wissens bereits eingestellt, siehe hier. Möglicherweise braucht es mehr als intelligente Haustiere. Der Kuri ist kein Einzelfall. Auch der Honda Asimo wurde wohl vom Markt genommen.
Abbildung 8: Mayfield Kuri
Andere wichtige Wachstumsbereiche bilden persönliche Assistenzroboter mit zielgerichteter Unterstützung älterer Personen im Unterschied zur Zeitersparnis im Haushalt. Diese werde ich möglicherweise in einem zukünftigen Blog genauer in Augenschein nehmen.