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Thema: Genaue Navigation

  1. #1
    Benutzer Stammmitglied
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    Genaue Navigation

    Mal ne Frage, ich möchte drei Sensoren im Raum anbringen(z.B. an der Decke), an denen sich der Roboter orientieren kann. Hier die Fragen:
    Wie sollte ich die kommunikation zwischen Roboter und den Sensoren Zustande bringen.
    - Wenn sichtverbindung besteht
    - Am besten auch wenn keine Sichtverbindung besteht.

    Der ROboter muss die Entfernung von allen drei Sensoren berechnen können...
    Ich bin gespannt, was Ihr für Vorschläge habt

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Wieso gerade "3 Sensoren im Raum" ?
    Wie groß ist der Raum?
    Welche Auflösung soll/muss es sein?
    Ist Dein Projekt zeitkritisch?
    Wie hoch ist die Decke?
    Kann die Robi fliegen, oder bewegt er sich nur 2D auf dem Boden?

  3. #3
    Benutzer Stammmitglied
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    Also ich will so eine Art MINIGPS bauen, es gibt mindestens drei Sender an der Decke(ich glaube/hoffe es sollte egal sein, wie hoch die Decke ist). Drei weil man mindestens drei Punkte in einer Umgebung braucht um seine Position exakt zu bestimmen.
    Der Roboter soll jetzt in der Lage sein, von diesen mindestens drei Punkten immer seinen Abstand exakt bestimmen zu können.
    Erstmal einfach, wenn immer Sichtverbindung besteht. Wie würdet Ihr das machen. Achso und eine Schwierigkeit kommt hinzu, der Roboter muss wissen, welches welcher Sender ist.
    Vielleicht könnte man es ja so machen, dass man zum Beispiel drei veschiene Farbklekse an der Decke hat, der Roboter sucht sie, peilt Sie an und misst... Habt ihr weitere Ideen???

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Also bei JuFo habe ich das mal mit IR-Licht-Sendern gesehen!
    Der Bot sendet ein Signal an alle Einheiten an der Decke ab und die senden sofort zurück.
    Der Bot muss dann nur die Zeit messen und vergleichen bzw. berechnen!

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Zitat Zitat von Florian
    Also bei JuFo habe ich das mal mit IR-Licht-Sendern gesehen!
    Der Bot sendet ein Signal an alle Einheiten an der Decke ab und die senden sofort zurück.
    Der Bot muss dann nur die Zeit messen und vergleichen bzw. berechnen!
    Wenn Ihr mal in den Downloadbereich schaut findet Ihr dort die Daten der Sharp-Sensoren. Die nutzen genau das aus (die berechnen keine Zeiten - das geht nicht, s.u.) - allerdings haben die Teile gravierende Nachteile (z.B. den, dass die Sensoren bei Überschreitung der zugelassenen Entfernung um mehr als 200% absolut unbrauchbare Rückmeldungen geben). Weiterer Nachteil: die Teile gehen nur bis maximal 2 m.
    Es gibt auch Ultraschallsensoren; die haben eine größere Reichweite (aber auch Nachteile).
    Das GPS (so etwas scheinst Du nachbauen zu wollen) nutzt Laufzeitdifferenzen von synchronisierten Satelliten aus - das in einem Zimmer machen zu wollen kommt IMHO an die Grenze der Möglichkeiten eines ambitionierten Amateurs da die LAufzeitdifferenzen dann im Bereich von 10E-7 sekunden (bei s = 10m) liegen...

    Gruß
    REB

    P.S. Trigonometrische Methoden wären denkbar aber wie baut man dann einen Empfänger der idealerweise nur einen Lichtstrahl und kein divergentes Bündel empfängt?

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Die Laufzeiten von Licht sind, wie von REB ausgeführt so gering, dass eine Auflösung im Meter-Bereich schon eine extrem hohe Geschwindigkeit erfordert.
    Trigonometriesche Methoden haben den Nachteil, dass der Roboter entweder in alle Richtungen messen oder vorher schon die Position der Sender kennen muss.
    Also bei JuFo habe ich das mal mit IR-Licht-Sendern gesehen!
    Der Bot sendet ein Signal an alle Einheiten an der Decke ab und die senden sofort zurück.
    Der Bot muss dann nur die Zeit messen und vergleichen bzw. berechnen!
    Das ließe sich mit einfachen Mitteln umsetzen, wenn der Bot ein recht langsames Signal (z.B. US) sendet und man die Laufzeit der IR-Impulse zurück vernachlässigt. Dann Sendet der Bot einen Impuls und kriegt von jedem "Sender" ein Signal(jeweils unterschiedlich moduliertes IR-Licht wäre eine Möglichkeit), sobald sein Impuls da ist(natürlich dürften die US-Sensoren der 3 Sender nur auf den ersten Impuls in einer bestimmten Zeitspanne reagieren.).
    it works best if you plug it (aus leidvoller Erfahrung)

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Denkansatz:

    Wenn Dein Bot wissen möchte wo er sich gerade innerhalb seiner Welt befindet, soll er doch einfach fragen!

    Dazu schickt er mit Lichtgeschwindigkeit(Funk/IR) eine Anfrage an zwei/drei Informanten (Sensoren) gleichzeitig oder zeitversetzt (sequentiell). Die Informanten befinden sich an bekannten Punkten innerhalb oder außerhalb „seiner Welt“.

    Die Informanten beantworten die Anfrage indem sie ein „langsames“ (z.B. Ultraschall) als Feedback zurücksenden.

    Der Bot empfängt diese Signale, ordnet sie den Absendern zu und berechnet (Trigometrie / Triangulation) anhand der Laufzeit die jeweiligen Abstände zu den Sendern und ermittelt daraus seine Position im Koordinatensystem.

    Wird eine sehr hohe Genauigkeit bei der Positionsbestimmung benötigt sollte man eine Referenzmessung mit einbeziehen. Dazu genügt ein weiterer Empfänger in genau vermessenen Abstand(z.B. 1 m = Referenzmaß) von einem der Sender.

    Hardwareseitig sollten Funkwellen kein Problem sein (kugelförmige Ausbreitung). Entscheidet man sich für IR, ist eine Streuung durch Linsen oder über Deckenreflektion denkbar.

    Wie gesagt, nur ein erster Denkansatz. Vielleicht kannst Du ja etwas damit anfangen.
    The only sure weapon against bad ideas is better ideas.

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    @gottfreak

    Ist ja der Hammer, da haben wir wohl die gleichen Gedanken gehabt. Sorry - habe Dein Posting erst gesehen, nachdem ich meines abgeschickt hatte.

  9. #9
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    Eine der Probleme bei Verwendung der Schallsensoren liegt darin, dass die Empfänger nicht zwischen direktem Signal und reflektiertem Signal unterscheiden können.
    Will heißen: Wenn z.B. drei Bojen so still vergnügt drei US-Signale aussenden könnte es sein dass der Bot Signal1, Signal2, reflektiertes Signal1 und Siganl 3 in dieser Reihenfolge empfängt. Dann wäre die ganze Messung für'n A.... da dann die Laufzeiten nicht mehr stimmen.
    Das leise sich zwar u.U. dadurch beseitigen, dass kontinuierliche Messungen vorgenommen werden und man gewichtete Mittelwerte nimmt; ist aber für mein dafürhalten sehr rechenzeitintensiv.
    Ich würde eher der trigonometrischen Methode den Vorrang einräumen...

    Gruß
    REB

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Zitat Zitat von REB
    Eine der Probleme bei Verwendung der Schallsensoren liegt darin, dass die Empfänger nicht zwischen direktem Signal und reflektiertem Signal unterscheiden können
    ....
    Gruß
    REB
    Irgendwo hab ich von einem Projekt gelesen das das realisiert hatte. Allerdings mit IR UND Ultraschall.
    Im Prinzip war es eine Laufzeitmessung per Ultraschall.
    Es wurde aber jeweils gleichzeitig ein Ultraschallimpuls und ein IR-Impuls losgeschickt. Der IRImpuls hat die Messung des USImpuls im Empfänger gestartet.
    Im Allgemeinen kann man doch aber davon ausgehen das der erste empfangene Impuls der richtige naheste ist, Reflektionen kommen ja später an.

    Gruß, Sonic
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    If the world does not fit your needs, just compile a new one...

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