Autonomes Fahrzeug, abgeschlossenes Projekt

[oberallgeier]

... "Per Astra ad Arborem" ...

Genau - von 100 auf 0 in 1 sec (wenns langsam geht). Und dann sitzt man wie faunus iuvencus in arborem. In diesem Fall hätte (hat) eindeutig die Bahnplanung versagt . . . . . (irgendwie muss ich doch on topic bleiben).

[vohopri]

Hallo,

danke für die rege Beteiligung am Thread.

@ mare crisium: Die Darstellung der Lenkung über Vektoren gefällt mir sehr gut. Ich hoffe, ich kann mich da mal rein vertiefen. Zur Zeit erarbeite ich mir da noch viel primitivere und auf tieferem Niveau liegende Grundlagen.

Übrigens: So gute Darstellungen eines Themas von allgemeinem Interesse hätte doch eigentlich die Präsentation in einem eigenen Thread/Tutorial/Artikel verdient.

@ Joe am Berg: Zu deiner Frage nach Software und Bildverarbeitung kann ich gern was schreiben. Die Programmiersprache ist ja - wie schon einmal wo erwähnt - egal. Delphi ist eine graphische Entwicklungsumgebung für Object Pascal.

Graphische Entwicklungsumgebung heisst, ich kann für mein Controll Center, mit dem ich das Fahrzeug steuere und automatisiert steuern lasse, die Bedien- und Anzeigeelemente einfach auf eine Programmoberfläche ziehen. Ob es das mit ähnlichem Komfort auch für ein C Derivat gibt, weiss ich nicht, was ich bisher gesehen habe, war meilenweit davon entfernt. Im Vergleich zu C ist Object Pascal viel restriktiver. Ich muss mehr Dinge explizit angeben, damit der Compiler etwas zulässt. Das heisst bei Miniprogrammen hat man geringfügig mehr Arbeit, bei ausgewachsenen Programmen hat man viel viel weniger Arbeit. Fehler werden schon beim Compilieren zurückgewiesen, die sonst erst mühsam zur Laufzeit aufgespürt werden müssten. Das wichtigste aber ist ein Vollständiger Zugriff auf das Windows API. Das Windows API stellt Funktionen und Messages ans System zur Verfügung, die den Vollen Zugriff auf die Maschine erlauben.
So habe ich Funktionen, um auf den USB Joystick zu zu greifen, wenn ich damit Handsteuerung betreibe. Die Steuerbefehle aus der Handsteuerung oder aus den Automatikfunktionen werden über die Soundkarte aus gegeben. Also wird ein Zugriff auf die Soundkarte benötigt. Auch das stellt das Windows API zur Verfügung.
Und auch auf die Kamera kann ich mit dem Windows API zugreifen. Da gibts verschiedene Funktionen, um die Kamera zu erkennen und einzustellen. Und es gibt einen Weg, eine eigene Routine zu schreiben, die bei jedem neuen Frame der Kamera aufgerufen wird. Und dort ist dann auch dieser Frame als Bitmap verfügbar.
Dieser Frame wird abgespeichert und von anderen Programmteilen analysiert. Wie die LED gefunden werden, hab ich schon ein wenig beschrieben. Dort ist noch Optimierungsspielraum drinnen, aber es reicht einmal, um an der autonomen Steuerung zu arbeiten. Das Kamerabild ist eine Schrägansicht und die rechne ich in einen Grundriss um. Dort geschieht dann die autonome Navigation. Im Controllcenter habe ich ein Live Kamerabild. Bestimmte Berechnungen werden dort über das Kamerabild drübergezeichnet, um die Bildverarbeitung mit einem Blick kontrollieren zu können. Neben dem Kamerabild befindet sich die Kartendarstellung, die ebenfalls in Echtzeit aktualisiert wird.

Das Bedienerinterface sieht zur Zeit so aus:

http://www.jbergsmann.at/Bedienerinterface.gif

wobei der Inhalt vom Kamerafenster jetzt nur durch die Bildkompression fürs Forum verloren gegangen ist. Bei aufgedrehtem Helligkeitsregler sieht das so aus.

Bild hier  

Das Bedienerinterface ist so ein ziemlicher Wildwuchs, einfach weil für jeden Test schnell irgendein zusätzliches Element eingefügt wird. Erst nach Abschluss der Entwicklung und der Tests wird aufgeräumt.

Bei mehr Informationsbedarf bitte ganz konkret fragen.

grüsse,
Hannes

[oberallgeier]

Hallohhhhh Hannes,

danke für diese ausführliche Beschreibung! Jetzt habe ich eine deutlich bessere Vorstellung über die Arbeit im Hintergrund. Das wäre ja wohl auch sicher "die" Möglichkeit, mit einem onboard-Computer (netbook oder so) das Fahrzeug völlig autonom, also ohne Fernsteuerung zu betreiben. Irgendwie liegt mir auf meiner Wunschliste, aber nicht weit oben, immer noch so ein Carolo-Cupper am Herzen. Dabei fürchte ich aber, dass Dein Budget mit dem der Carolo-Cupper irgendwann mithalten kann.

[vohopri]

Hi Joe,

onboard wär schon auch ein lustiges Konzept. Und so lange wir brav mit Spielzeugfahrzeugen auf der Spielwiese bleiben und nichts grosses für den Strassenverkehr planen und bauen, ist das ein preiswertes Vergnügen. Aber so ein richtiges Auto für den Strassenverkehr, das wäre mir finanziell zu anspruchsvoll.

Da fällt mir ein, in meiner Schublade liegt noch wo ein Atari Portfolio, das war ein geniales Gerät. So mini, aber man konnte auf dem PC Konsolenanwendungen schreiben, compilieren, über eine serielle draufspielen und ausführen. http://de.wikipedia.org/wiki/Atari_Portfolio
Schade, dass es das nicht mehr gibt. Jo mei, da könnt man schon ins Phantasieren kommen, aber die heutigen Netbooks sind natürlich besser geeignet.

Mit einem Onboard PC könnte man den wesentlichen Vorteil, den mein jetziges Konzept hat, mit nehmen: Kurze Veränderungszyklen an der Software. One Umweg Source editieren, compilieren, debuggen, fahren - sogar bei fahren debuggen.

Hi all,

die ebene Trigonometrie des Fahrens und Lenkens hab ich mir jetzt angeschaut. Ich mach das ohne Vektorformalismus, weils mir skalarerweise geläufiger ist und ich so direkt zu den Formeln für das Berechnen von Koordinaten und Winkeln komme.

Jetzt hab ich mal in einem bestimmten Abstand vor dem Fahrzeug die Sollspur gesucht und den gefundenen Punkt angesteuert. Ausgedacht, getippt, getestet, gescheitert.

..........Bild hier  

Wenns gescheitert ist, ist man meist auch gescheiter und kann korrigieren. War ein Softwarefehler.

..........Bild hier  

Und dann waren die Batterien von der Fernsteuerung aus. Soweit sogut also.

Man sieht, dass das Fahrzeug ruhiger fährt. Es wurden auch 2 verschiedene Vorausschauradien getestet. Die 2. Fahrt ist enger an die Sollkurve gebunden.

Langsam offenbaren sich die Design- bzw Improvisationsfehler. Der maximale Lenkeinschlag ist zu gering. Der Servohebel gehört verlängert. Und der Radstand gehört verkürzt. Früher oder später muss ich das Ding zerreissen und abändern. Wird mich einig Überwindung kosten, denn ich spiel so gern damit.

grüsse,
Hannes

[mare_crisium]

vohopri,

dass Du an "primitiveren" Grundlagen herumknabberst, heisst ja nicht, dass wir Dir dabei nicht auch helfen können und wollen ! Und wenn Du andere Wege findest, um das Navigationsproblem zu lösen - umso interessanter.

Der Vollständigkeit halber und auch um jeffreys Erwartungen zu erfüllen hänge ich die letzte Version meiner Rechnung an. Sie enthält jetzt auch den Algorithmus, der das Auto auf die Bahn zurück und der Bahn entlang zum Ziel führt. Und damit ihr mir auch glaubt, dass es so geht, hänge ich noch ein Rechentabelle an, in der ich die Algorithmen simuliert habe. Beim Spielen mit der Simulation können alle Werte geändert werden, die in hellgelb unterlegten Feldern stehen. Die anderen sollte man lieber nicht anfassen, weil da meistens Formeln dahinterstehen...

Ich halte es für besser, die Algorithmen hier zu posten; der Bezug zu einem realen Projekt macht die Sache erst anschaulich. In einem eigenen Thread, fürchte ich, wirkte das Ganze noch theoretischer und würde noch weniger gelesen.

Ciao,

mare_crisium

Edit: Anhänge gelöscht wg. Upload-Limit.

[vohopri]

Hallo,

das mit dem Herumknabbern ist gar nicht so schlimm. Ebene Trigonometrie ist recht nahrhaft. Und mit den wieder aufgeladenen Batterien fährt es sich auch wieder ganz gut entlang eines Sollpfades.

....................Bild hier  

Zum Debuggen hab ich zunächst einmal die Kreisbögen zum Suchen des Sollpfades plotten lassen. Im vorliegenden Konzept existieren ja keine Wegpunkte, sondern es gibt nur eine Bitmap Karte.

grüsse,
Hannes

[mare_crisium]

Guten Abend, vohohpri,

Du bist so ungewöhnlich still - Du reisst doch nicht etwa Dein schönes Auto auseinander??!!

Für das Problem des Abstrahlwinkels der LED habe ich eine erprobte Lösung anzubieten: Vor die LED eine Streuscheibe montieren. Die Streuscheibe besteht aus einem mit 800er Sandpapier aufgerauhtem Stück Overheadfolie. Noch besser geht's mit 0,2mm PVC-Folie (gibt's in Bastelläden, d.h. bei uns in FRA bei Vowinkel), da wird die Streuung noch gleichmässiger. Um aus der Folie reproduzierbar kreisförmige Streublenden mit 6mm Durchmesser herzustellen, benutzt man mit Vorteil den Aktenlocher . Damit dürfte auch das Problem der Übersteuerung zu lösen sein.

Ciao,

mare_crisium

[vohopri]

Hallo,

danke, für die Nachfrage.

Die Ruhe um das Projekt kommt daher, dass es fertig ist. Das was ich vor mehr als 4 Jahren mir in kühnen Gedanken vorgestellt habe, ist verwirklicht. https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=5070

Andererseits wird es natürlich nie ganz fertig sein. Es wird immer noch etwas zu verbessern oder etwas zu experimentieren geben. Nur auf meiner Prioritätenliste ist es nicht mehr so hoch oben angesiedelt.

@ Streuscheibe: Dein Vorschlag stellt sicher eine gute Variante dar.
Ähnliches habe ich hier auch schon angewendet: Die LED - Körper habe ich - wie berichtet - direkt mit 280er Schleifpapier mattiert. Ohne diese Massnahme wäre gar nichts gegangen.

Auf jeden Fall sollte die Farbe im Auflicht gleich sein, wie im Durchlicht, damit es über einen weiten Bereich von Beleuchtungsbedingungen funktioniert. Dafür hab ich schon farbige Aktenhüllen zuhause. Vielleicht ist es aber besser, farbige Scheiben aus dc-Fix von oben zu beleuchten. Das wird sich bei Gelegenheit alles zeigen. Für gut rundum - Sichtbarkeit könnte man Streuscheiben auch kegelförmig ausführen.

Auf alle Fälle sollte die Navigationsmarke etwas grösser sein, als 6mm. Mit statistischen Methoden kann man mit grösseren Objekten bei gleicher Genauigkeit, eine grössere Zuverlässigkeit bei der Erkennung erreichen. Die Sicherheit gegen das Übersteuern der Kamera wird dann auch grösser sein. Bei mässiger Beleuchtung regelt die Kamera die Empfindlichkeit recht stark hinauf.

Für das komfortable Herstellen von exakt runden Folienstücken in verschiedenen Grössen, kann ich nur den Olfa Compass Cutter empfehlen, das ist ein einfacher Zirkel mit Messerchen.

grüsse,
Hannes

[Klingon77]

hi,

Glückwunsch zum "fertigen" Projekt.


Insbesondere die mit einfachen Mitteln aufgebaute, stabile und funktionale Mechanik, welche Du dann auch noch ausführlich dokumentiertest, hat mich sehr erfreut \/

Ich glaube aus diesem Teil kann man sehr viel für sich selbst "mitnehmen".

Die Elektronik und der Informatik-Anteil sind sicherlich gleich wichtig; da kann ich aber leider nicht mitreden...


liebe Grüße und ein ebenso geschicktes "Händchen" bei künftigen Projekten wünscht,

Klingon77

[radbruch]

Hallo

Auch von mir herzlich Glückwunsch. Ich habe viel gelernt und noch mehr gestaunt. Wenig materieller Einsatz mit viel Funktion. Das gefällt mir natürlich gut, wobei ich die Geduld und die Ausdauer nicht hätte um solch ein Projekt durchzuziehen.

Dass der fahrbare Baugruppenträger letzlich doch um die Ecken kommt liegt wohl in erster Linie an der pfiffigen Bahnsteuerung und weniger an der Wendigkeit des Fahrzeugs. Als Vorbild für andere Fahrzeuge mit dieser Lenktechnik ist der Thread unbedingt empfehlenswert.

Gruß

mic