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Thema: Positionsbestimmung im Raum und Ausrichtung: Funktionsweise

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Positionsbestimmung im Raum und Ausrichtung: Funktionsweise

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    Guten Tag allerseits!

    Heute wird es ein wenig kompliziert:

    Ich Suche jemanden, der mir erklären kann, wie ich folgendes anstellen kann:

    Ein Roboter steht in einem Raum.
    Er soll seine Position anhand von 4 Abstandssensoren ermitteln: Bisher weiß ich das x1+x2+x3+x4=y ist, also konstant.
    Das Ergebniss möchte ich als Koordinaten darstellen. Das funktioniert auch, wenn der Roboter immer "in eine Richtung" blickt.
    Aber was, wenn er sich verdreht? Ich habe zwar einen Kompass, weiß aber nciht wie ich damit die Koordinate berechnen kann! (Bin erst in der Mittelstufe, in Mathematik beschäftigen wir uns damit erst später.)

    Wenn ich die Koordinaten des Roboters habe, mächte ich mich zum Punkt P mittels Magnetfeldsensor hindrehen.
    Wie berechen ich den Winkel zum Punkt P von der Koordintat X|Y?

    Wer mir also ein paar Formeln posten oder mir Links empfehlen kann, ist er dazu herzlich eingeladen!

    Vielen Dank für eure Bemühungen und freundliche Grüße
    skg-rob
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  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Hallo rob,

    trag doch zunächst selbst was zur Erklärung bei und poste eine schön übersichtliche Skizze, wie das aussieht, wenn der bot schräg im Raum steht. Zeichne die wichtigen Strecken und Winkel ein und beschrifte sie. Falls dir was dabei auffällt, kannst du das ja auch gleich posten.

    Mit einer Zeichnung als Grundlage kann man gleich viel leichter drüber reden.

    grüsse,
    Hannes

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    jetzt komm erst mal paar fragen. wie ist der Raumbeschaffen?, Was für Abstandsensosren willst du nutzen?, und mit 4 absands Sensoren wirds eigentlich einfach. 3 wäre cooler.
    bei einem Rechtekigen leeren raum
    anordnung ein Vorne/Hinten/LInks/rechts x = Raumbreite-links und x+rechts = Raumbreite y= Raumlänge-vorn y+Hinten = Raumlänge
    ich hoffe das ich mich nicht grad vertan hab aber es sollte so gehen ansonsten SKIZZE hilft auch weiter.

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Ich glaube die Zeichnung ist selbsterklärend, aber noch einmal:

    Der Roboterposition R wird aus den 4 Sonars berechnet. Dann wird der Winkel berechnet, in dem sich der Roboter drehen müsste, wenn er nach VORNE (Y-Achse) zeigen würde, sodass er dann in Richtung P schaut.. Wie weit er sich tatsächlich drehen muss, ist berechenbar aus Richtung Aktuell minus Richtung Soll.


    Wenn noch etwas unklar ist, immer raus damit.

    http://img3.abload.de/img/zeichnung5ht2.png

    Vielen Dank und freundliche Grüße skg-rob
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  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Erinnert mich son bischen an einen Schnittmusterbogen von meiner Oma.
    Nicht bose sein, aber ich verstehe an der Zeichnung..... NICHTS. VG Micha

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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  7. #7
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    Das Problem wird hier wohl am ehesten die Sensorik sein.
    Fragen, die sich stellen sind: wie gut können die Abstandssensoren schiefe flächen ab (also wenn du die wand nicht im rechten Winkel misst).
    wie gut ist der Kompas?: ich habe schon gehört, das soein Kompas total scheiße ist, vor allem wenn irgendelche Leitungen, oder vor allem Motoren in der Nähe sind, dann kanst du Nordost nicht mehr von Nord unterscheiden.

    Hier ist mein Vorschlag, wie man es wohl am sichersten lösen würde (theoretisch auch mit nur einem Sensor möglich (mit Schrittmotoren oder irgendwelchen Sensoren, mit denen du genau Messen kannst, was deine Räder gerade machen)):
    Du drehst dich so weit um die eigene Achse, bis du im rechten Winkel zu einer Wand stehst. Diesen Zustand erkennst du daran, dass du beim Messen, während du dich drehst, einen Tiefpunkt misst (ein Wert, der kleiner ist, als seine Umliegenden Werte).
    Dann drehst du dich jeweils um 90° und misst somit die Koordinaten, an denen du stehst (wenn du mehrere Abstandsmesser hast, ist das natürlich nicht nötig).
    Dann nimmst du deinen Kompas zuhilfe, und guckst, in welcher Ecke du stehst (mit den gleichen Koordinaten sind 2 Positionen im Raum möglich).
    Den Winkel berechnen sollte dann nicht mehr schwer sein.

    Wie gesagt, das Größte Problem wird wohl sein, dass die Sensoren nicht so genau messen.

    Gruß, Yaro

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Hallo rob,

    in der Zeichnung steht: Dieser Winkel soll berechnet werden, anhand der Position des Roboters.

    Du hast nicht geschrieben, was gegeben ist. Ich nehme einmal an, dass auch die Koordinaten von P gegebenn sind.

    Der Winkel ist der Arcustangens von (XP-Xrobo)/(YP-Yrobo).
    X Achse nach rechts, Y Achse nach oben, Winkel im Uhrzeigersinn wie Kompassrose.

    Die Information über solche Aufgaben findet man im Wiki unter Trigonometrie.

    grüsse,
    Hannes

  9. #9
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    Hallo,

    wenn der Kompass geht, ist die Lösung ja einfach - auch denn der BOT "verdreht" steht:
    Drehe den Bot bis der Kompass die die Richtung zurückgibt, in der dein Ziel liegt. Wenn Norden 0° ist, dann sieht dein Ziel auf der Zeichnung aus wie 30° also muss der Kompass Dir eine 30 zrückmelden. Dann fahr einfach darauf zu und "guck" immer mal wieder auf den Kompass ob die Richtung noch stimmt. Siehe Wandern mit dem Kompass ;-)

    Wenn du dich nicht auf den Kompass verlassen kannst, sieht es meiner Meinung nach schlecht aus, da dein Bot keine "Raumkenntnise", keine Orientierungshilfen und keine Orientierung hat. (Geh mal in einen dunklen Raum, dreh dich 10 Mal um dich selbst - wart ein wenig bis dir nicht mehr schwindelig ist - und lauf dann zur Tür...)
    Selbst wenn deine Abstandsensoren dir sagen "das ist was" weis du nie in welche Richtung du guckst - selbst wenn du genau in die richtige Richtung schaust.

    Lurchi

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Zitat Zitat von yaro
    Das Problem wird hier wohl am ehesten die Sensorik sein.
    Fragen, die sich stellen sind: wie gut können die Abstandssensoren schiefe flächen ab (also wenn du die wand nicht im rechten Winkel misst).
    wie gut ist der Kompas?: ich habe schon gehört, das soein Kompas total XXXAUTOZENSIERTXXXe ist, vor allem wenn irgendelche Leitungen, oder vor allem Motoren in der Nähe sind, dann kanst du Nordost nicht mehr von Nord unterscheiden.

    Hier ist mein Vorschlag, wie man es wohl am sichersten lösen würde (theoretisch auch mit nur einem Sensor möglich (mit Schrittmotoren oder irgendwelchen Sensoren, mit denen du genau Messen kannst, was deine Räder gerade machen)):
    Du drehst dich so weit um die eigene Achse, bis du im rechten Winkel zu einer Wand stehst. Diesen Zustand erkennst du daran, dass du beim Messen, während du dich drehst, einen Tiefpunkt misst (ein Wert, der kleiner ist, als seine Umliegenden Werte).
    Dann drehst du dich jeweils um 90° und misst somit die Koordinaten, an denen du stehst (wenn du mehrere Abstandsmesser hast, ist das natürlich nicht nötig).
    Dann nimmst du deinen Kompas zuhilfe, und guckst, in welcher Ecke du stehst (mit den gleichen Koordinaten sind 2 Positionen im Raum möglich).
    Den Winkel berechnen sollte dann nicht mehr schwer sein.

    Wie gesagt, das Größte Problem wird wohl sein, dass die Sensoren nicht so genau messen.

    Gruß, Yaro
    Erstens arbeiten die Sensoren ausreichend genau. Wieso sollen 2 Positionen mit den gleichen Koordinaten möglich sein?
    Ich möchte die Koordinaten anhand von 4 Sonars feststellen, und zwar ohne das er sich dreht, weil es schnell gehen muss.

    Zitat Zitat von Lurchi
    Hallo,

    wenn der Kompass geht, ist die Lösung ja einfach - auch denn der BOT "verdreht" steht:
    Drehe den Bot bis der Kompass die die Richtung zurückgibt, in der dein Ziel liegt. Wenn Norden 0° ist, dann sieht dein Ziel auf der Zeichnung aus wie 30° also muss der Kompass Dir eine 30 zrückmelden. Dann fahr einfach darauf zu und "guck" immer mal wieder auf den Kompass ob die Richtung noch stimmt. Siehe Wandern mit dem Kompass

    Wenn du dich nicht auf den Kompass verlassen kannst, sieht es meiner Meinung nach schlecht aus, da dein Bot keine "Raumkenntnise", keine Orientierungshilfen und keine Orientierung hat. (Geh mal in einen dunklen Raum, dreh dich 10 Mal um dich selbst - wart ein wenig bis dir nicht mehr schwindelig ist - und lauf dann zur Tür...)
    Selbst wenn deine Abstandsensoren dir sagen "das ist was" weis du nie in welche Richtung du guckst - selbst wenn du genau in die richtige Richtung schaust.

    Lurchi
    Woher weiß ich das der Winkel 30° Beträgt und wo sich der Punkt P befindet verrätst du mir das? Genau dazu brauche ich ja die Position von dem Roboter, und daran scheiterts.

    Zitat Zitat von vohopri
    Hallo rob,

    in der Zeichnung steht: Dieser Winkel soll berechnet werden, anhand der Position des Roboters.

    Du hast nicht geschrieben, was gegeben ist. Ich nehme einmal an, dass auch die Koordinaten von P gegebenn sind.

    Der Winkel ist der Arcustangens von (XP-Xrobo)/(YP-Yrobo).
    X Achse nach rechts, Y Achse nach oben, Winkel im Uhrzeigersinn wie Kompassrose.

    Die Information über solche Aufgaben findet man im Wiki unter Trigonometrie.

    grüsse,
    Hannes
    Ja, der Roboter weiß wo der Punkt P ist.
    Er weiß nciht, welche koordinaten ER hat.
    Ich weiß nciht, wie man die Koordinaten des Roboters berechnen kann anahand von 4 Sonars und ich weiß nciht, wie ich den Winkel eines Punktes R'RP bestimme (R' ist die Koordinate des Roboters , allerdings mit Y von R gleich Y Punkt P).
    Wichtiger ist zuerst jedoch die Bestimmung der Position des Roboter anhand von 4 Sonars. Das Problem besteht nur darin, dass er dass auch machen soll, wenn er nciht in die "übliche" Richtung (also "vorne") schaut, sondern z.b nach links Hinten.

    Ich werde mal den Link durchlesen und auch deine Formel durchgehen und schauen, ob es mir hilft.


    Trozdem vielen dank und mfg skg-rob
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