IR-bake

[Rabenauge]

Ich häng mich hier mal mit rein- weil mich das Problem (prinzipiell, hab keinen RP6 und werd auch so bald keinen haben) auch schon ne Weile beschäftigt.
Im Grunde stimme ich den jetztigen Überlegungen weitgehend zu- aber ich möcht nen flexibleres System, was auch portabel ist (sollte auch outdoor funktionieren, drinnen brauch ichs nicht).
Dazu müssen die Baken zum einen handlich bleiben (ich würd die gerne, wenns mal soweit ist, als Hundeleine ohne Leine benutzen können, so auf 10-15m), zum anderen sollten sie ne vernünftige Betriebszeit aufweisen.

Daher: IR-Sender und Empfänger in die Bake, das ist gut. US NUR nen Empfänger. Der frisst kaum Strom, und in den Roboter passen einfach grössere Akkus.
Kommunikation zwischen Roboter und Bake nur per Infrarot-das geht auch im freien und rundum auf 10-20m recht mühelos (die Battlesysteme der Modellpanzer arbeiten so), sogar ne gewisse Richtungserkennung ist damit machbar (einfach mehrere Sensoren im Kreis anordnen)-jedenfalls im Freien.
Ortung läuft dann so: Roboter sendet IR-Signal, um die Bake "aufzuwecken" (die kann bis hierhin quasi schlafen), Bake wacht auf, meldet sich (was man da nun überträgt, ist prinzipiell egal, aber z.B. ne ID, das Ganze ist quasi als Handshake gedacht), DANN sendet der Roboter nen IR-Blitz UND zugleich ein US-Signal.
Damit kann die Bake die Laufzeit und damit die Entfernung ermitteln, und die wiederum per IR zurückschicken.
Somit braucht die Bake keinen nennenswerten Strom (paar Millisekunden die IR mal Vollgas), läuft schön lange und ist relativ klein.

Auf dem Roboter ist der besagte "Ring" aus IR-Sensoren drauf, damit er die Richtung der Bake wenigstens grob ermitteln kann, und damit benötigt er auch nur _einen_ US-Sender. Er guckt einfach, aus welcher Richtung die Bake antwortet und kann da den Sender hin richten (wie auch immer das gelöst wird, drehbar oder die ganze Fuhre dreht sich-egal).
Das Ganze ist dann problemlos auf nahezu beliebig viele Baken erweiterbar, wenn man jeder ne eigene ID vergibt, kann man den Roboter als Master entscheiden lassen, mit welcher Bake er reden will.

Soweit mal mein Senf dazu...
Falls ihr hier strikt beim RP6 und seinen Gegebenheiten bleiben wollt, sagt es, dann halt ich wieder die Klappe..

[Christian H]

Hi,

ganz kurz eine Anmerkung. US-Sender auf den Roboter und US-Empfänger in die Bake, wie ja bereits angedacht, ist deutlich besser als andersrum. Ich hatte ja den US-Empfänger auf dem Roboter und mußte um Störsignale zu vermeiden, den Empfänger extra mit Luftpolsterfolie dämpfen. Dies Schallisolation für den Empfänger ist für die Bake sicher einfacher und zuverlässiger zu realisieren. Das o.g. Konzept gefällt mir auch gut. Insb. auf den Stromverbrauch zu achten und die Bake nur bei Bedarf per IR zu aktivieren finde ich super. Vielleicht reicht dann für jede Bake eine kleine Solarzelle aus um die Akkus zu laden. Dann braucht man sich um die Baken, wenn sie einmal installiert sind, überhaupt nicht mehr zu kümmern.

Grüße

Christian

[inka]

Ich häng mich hier mal mit rein- weil mich das Problem (prinzipiell, hab keinen RP6 und werd auch so bald keinen haben) auch schon ne Weile beschäftigt. Falls ihr hier strikt beim RP6 und seinen Gegebenheiten bleiben wollt, sagt es, dann halt ich wieder die Klappe..

also ich weiss nicht wie ihr darüber denkt, es läuft zwar hier bei RP6, aber prinzipiell doch auf jedem system anwendbar, oder?

[Besserwessi]

Das Prinzip der Baken / Postionsbestimmung ist unabhängig vom Bot.

Wenn ich mir das recht überlegen sind die 22 kHz (oder ähnlich) gar nicht so schlecht. Die meisten kleine (z.B. 6 mm Druchmesser) Elektretmikrofone sind auch im Bereich bis 30 kHz noch recht empfindlich, und oft auch noch weitgehend Ungerichtet (zumindest über kanpp 180 Grad). Die Auflösung bei der Zeit hängt davon ab, wie man den Schallpuls detektiert. Dabei ist die Wellenlänge bzw. Periodenlänge keine Prinzipelle Grenze: bei den klassichen 40 kHz Kapseln hat man da mit dem resonanten Sendern und Empfängern ggf. schon Schwierigekiten die Richtige Peride zu erkennen, weil das Signal langsam anschwillt / Abklingt. Da können die Nichtresoanten Transducer (Piezo Hochtöner / Elektretmicrofon) Sogar besser sein. Es geht bei er Zeitmessung auch deutlich genauer als 1 Periode/Wellenlänge ( ich habe das für höherfrequenten Ultraschall schon mal ziehmlich auf die Spitze getrieben, da ging die Zeitauflösung bis auf etwa 1/10000 der Periode). Auch hier könnte man das mit wohl noch moderatem Aufwand wohl auch besser als eine Periode hinbekommen. Da man nicht die Bandpasswirkung des Empfängers hat, muss man da sowieso etwas Aufwand treiben um nicht so sehr auf Rauschen zu reagieren. Eine Weg wäre da halt ein Korrelationsempfänger, der nicht nur sehr gut bei der Rauschunterdrückung ist, sondern auch gleich noch eine sehr hohe Zeitauflösung erlaubt. Das Limit für die Laufzeit wird da eher das IR Signal und die Temperatur / Luftfeuchte. Die Temperatur wird man wohl messen und berücksichtigen müssen, wenn man besser als ein paar Prozent werden will. Outdoor hat man dann ggf. noch den Wind als Störgröße.

Die Leistungsangaben bei den Hochtönern sind Teils irreführend. Die Beziehen sich oft auf die Spannung für ein 8 oder 4 Ohm System, obwohl der Piezo hochohmiger ist. Man braucht also gar nicht so viel Leistung wie man meint. Ich würde man davon ausgehen das auch schon 0,1 W an Sendeleistung ausreichen kann, wenn der Empfänger gut ist. Der wesentliche Nachteil ist halt das die Hochtöner und der Umlenkspiegel relativ groß sind im Vergelich zu den Kapseln - sonst gefällt mir die Idee mit Hochtöner/Mikrofon gut.

Bei den TSOPxx38 Empfängern würde ich mal von einer Zeitauflösung so im Bereich 20-100 µs rechnen, ggf. etwas besser, wenn man mehr als eine Flanke nutzt, insbesondere nicht die ersten. Da sollte man nicht nur einen einfachen Puls nutzen, denn anfangs wird der Empfänger erst einmal die Empfindlichkeit einregeln und erst dann einigermaßen unabhängig von der Intensität des Signals sein. Der IR Puls für das Timing (sollte wegen nur einem Sender vom Bot zu den Baken sein) sollte daher eher schon so etwa 10-50 ms lang sein, auch wenn der Bot da eigentlich kaum Daten (ggf. ID des Bots, wenn man mehrere Bots erlauben will) zu übertragen hat.

[Rabenauge]

Warum die US-Sache denn selber frickeln? Ganz offen mal: ich bekomme beim Chinesen nen Zehnerpack der hc-sr04 für acht Euro!
Ich weiss: das Ding kommt nur ungefähr 5m weit-ist also noch nicht das optimale (wobei es in nem 10x10m-Raum reichen würde, es genügt ja wenn er _eine_ Bake erreicht), aber das geht mit läppischem Stromverbrauch.
Meine Tüte voll ist noch nicht da (und der eine, den ich hier hab, kaputt, den hab ich zermurkst) sonst könnt ich mal messen, was der beim Rufen an Strom braucht-aber dolle ist das nicht. Also nix mit abartiger Leistungsaufnahme-in der Bake würd ichs trotzdem sparen wollen, einfach, weils unnötig ist.
Womöglich kann man die in den Dingern verbauten Schallkapseln (bzw, eins wird wohl der Lautsprecher, und das andere das Mikrofon sein, oder?) kurzerhand ausbauen und mit bissle mehr Leistung ansteuern?
Oder zweie parallel rufen lassen?
Bin ich nich der Profi für...

Was _meine_ Vorstellungen angeht: wie gesagt, mir schwebt da eher ein Robbi-findet-Herrchen-System vor, was auch im Freien auf nen paar Meter funktioniert. Da ich beabsichtige, den Outdoor-Bot etwas grösser zu machen, wird der ohnehin eher mit mehr, als mit weniger Akku bestückt werden müssen. Von daher schwebt mir eben ne Lösung mit mehreren Baken vor: dann kann mans (Robo)-Hündchen auch mal im Garten rumwuseln lassen, indem man einfach in jede Ecke ne Bake wirft. Und zum Gassigehn genügt eine- wenn deren Akku schwächelt, nehm ich die nächste vom Roboter und tu die entladene drauf-wo sie wieder aufgeladen wird.
Somit dürft die Bake nich grösser als ne elektrische Zahnbürste werden, die ich mir bequem anheften kann.

[Dirk]

Leute,

wo stehen wir gerade?

- Ist das noch ein Projekt mit dem RP6?
- Sind wir jetzt schon outdoor oder immer noch indoor?
- Wollen wir "dicke Batterien" auf einem Roboter und "schlanke Baken" oder den RP6 und Baken z.B. an einem USB-Netzteil?
- Wie relevant ist die Ultraschallfrequenz?
- Wer sendet was, wer empfängt was in IR oder US?

Ich blicke nicht mehr durch ...

Vorschlag: inka, würdest du mal sortieren, wo wir gerade stehen???

[inka]

ich habe jetzt in der zusammenfassung (post 153) den US-empfänger beim roboter rausgenommen und eine überschrift hinzugefügt, dass es eine zusammenfassung für eine stromsparende bake ist. Evtl. sollte ich die andere variante noch machen? Aber diskutiert jetzt erstmal - ich lausche zu

[Rabenauge]

Dirk: hast du nen Testlabor, bei dem im Meterabstand Steckdosen am Boden verteilt sind?
Ich nicht, und grad der RP6 ist nun sicher auch nicht von überall herumliegenden Kabeln begeistert.
Wenn das Ganze auch nur _einigermassen_ flexibel sein soll, ists am sinnvollsten, die Baken mit nem Akku zu bestücken. Auch für reinen RP-6-Betrieb.
Dennoch ist ja keinem die Möglichkeit genommen, meinetwegen externe Strombuchsen in den Baken zu verbauen, ganze Netzteile oder nen kleines Atomkraftwerk.
Das Thema Stromversorgung würd ich einfach mal hintenan stellen-kann sich jeder stricken, wie ers haben will. Wenn ihr (RP6-Besitzer) eben lieber Netzstrom benutzen wollt, macht ruhig- da bastele ich mir schon was, wenns soweit ist.

Ausserdem: wenn du mehrere US-aktive Baken hast, wirst du nicht umhin kommen, die gezielt einzeln abzufragen (grade Indoor!) weil sonst durch Echo usw. ein einziges Kauderwelch beim Roboter ankommt.
Du hast dann _mehrere_ US-Sender und musst die wieder koordinieren. Mit einer einzigen Schallquelle (vom Roboter) taucht das Problem gar nicht erst auf. Und mit Infrarot dürfte die Kommunikation um kleine Welten schneller sein als per Ultraschall.

Was die einfachere Kommunikation angeht: ich kenn den RP6 nicht persönlich (will sagen, angeguckt schon, hab aber keinen)- so schwer kann das doch nicht sein mit dem Ding? Sowas hab ich vor >10 Jahren schon mit LEGO-RCX`en gemacht.
Eine gewisse "Intelligenz" brauchen die Baken sowieso (schon, damit der Roboter sie voneinander unterscheiden kann), da ist also eh nen Rechenknecht drin. Und ob der nen Lämpchen irgendeinen Text blinken lässt, oder seine Ansage per Ultraschall trötet, ist dem Kerlchen egal.

Was ich nun nicht weiss: warum willst du diese Änderungen im Plan?
Gibt der RP6 das _so_ ohne grössere Basteleien nicht her?

[Dirk]

Hi Rabenauge,
tatsächlich kann man die Stromversorgung ja individuell planen. Bei der Szenerie, in der der Roboter in einem Zimmer herumfährt, sehe ich bei 2 Baken z.B. in den Raumecken keine Gefahr von Kabelsalat. Aber klar: Das geht auch mit Akku.

Ausserdem: wenn du mehrere US-aktive Baken hast, wirst du nicht umhin kommen, die gezielt einzeln abzufragen (grade Indoor!) weil sonst durch Echo usw. ein einziges Kauderwelch beim Roboter ankommt.
Du hast dann _mehrere_ US-Sender und musst die wieder koordinieren. Mit einer einzigen Schallquelle (vom Roboter) taucht das Problem gar nicht erst auf. Und mit Infrarot dürfte die Kommunikation um kleine Welten schneller sein als per Ultraschall.

Ja, natürlich muss ich die Baken als US-Sender einzeln ansteuern, das würde ich vom RP6 aus über IR in Form einer Adresse machen. Ich muss dann eigentlich nichts koordinieren, bzw. der Roboter kann mit eigener "Intelligenz" auch entscheiden, welche Bake er ansteuern will (z.B. weil er erkannt hat, dass sie in der Nähe liegt und eine Positionsbestimmung durch sie aussichtsreich ist).
Gibt es nur einen US-Sender auf dem Roboter, wird das m.E. nicht zwangsläufig einfacher, weil man dann auch koordinieren muss, in welcher Form und Reihenfolge alle angepingten Baken ihre Ergebnisse dann über IR an den Roboter senden. Das ist sicher auch machbar, muss aber in Form eines Protokolls und eines Zeitschemas sicher gestellt werden.
Ich meine: Es ist nicht so eindeutig möglich, sich mit dem Aspekt der Koordination der Kommunikation für eine der beiden Optionen zu entscheiden.
FÜR den Sender auf dem Roboter spricht für mich fast nur das Argument der störungsfreieren US-Laufzeitmessung in den Baken. GEGEN diese Lösung spricht der höhere Strombedarf auf dem Roboter und die Tatsache, dass der Roboter nicht direkt selbst über das Messergebnis verfügt, sondern es erst noch von den Baken geschickt bekommen muss.

Was die einfachere Kommunikation angeht: ich kenn den RP6 nicht persönlich (will sagen, angeguckt schon, hab aber keinen)- so schwer kann das doch nicht sein mit dem Ding? Sowas hab ich vor >10 Jahren schon mit LEGO-RCX`en gemacht.

Eine IR-Kommunikation ist mit dem RP6 gut möglich, auch ohne weitere Hardware. Was meinst du?

Was ich nun nicht weiss: warum willst du diese Änderungen im Plan?
Gibt der RP6 das _so_ ohne grössere Basteleien nicht her?

Es gibt aktuell nur eine tolle Sammlung von Erfahrungen und Meinungen, aber noch keinen Plan.
Auf den RP6 kann man auch fast alles draufsetzen,- gar kein Problem.
Es geht mir nur darum, Lösungen nicht vielleicht zu schnell "festzustampfen", sondern ein Nachdenken noch zuzulassen.

[Rabenauge]

Klar-Nachdenken ist immer gut.

Ich kann aber deine Argumente nicht nachvollziehn. Draum frage ich nach-ich seh einfach in deinen Ansätzen irgendwie keine Vorteile.
-Baken brauchen nicht "mehr Strom haben als der Roboter"- wenn der ans Ladegerät muss, haben auch die Baken Pause.

Meine Idee, die Baken _aufm_ Roboter wieder aufladen zu können, ist schon nen paar Stufen weiter gedacht und macht, zuegegebenermassen in der Wohnung, und mitm RP6, keinen Sinn.
Das bringt _erst_ dann was, wenn ich mit dem Ding wie andere mit Hunden, Gassi gehn kann. Dann will ich weder ne Kabelrolle hinterherschleppen, nach ne pfundschwere Bake am Gürtel hängen haben.
Ausserdem heisst outdoortauglich robust: je kleiner und leichter sowas wird, umso mehr steckts weg.

Dein Einwurf, dass mobile Roboter halbwegs ressourchenschonend arbeiten sollen (oder so ähnlich), dem stimme ich zu.
Was aber braucht mehr Ressourcen (Hardware, Strom) ? EIN US-Sender aufm Roboter oder sechse davon-einer in jeder Bake?
Da sollte man immer das Gesamtsystem im Auge behalten.

Sicher, die Baken müssen die Entfernung berechnen aber uns allen ist wohl klar: ohne nen Controller in den Baken wirds eh nichts. Den brauchst in jedem Fall (jedenfalls, wenn wirs nicht allzu primitiv lösen wollen)- wieso sollte der nicht auch das bisschen Entfernung berechnen?
Kommuniziert werden muss sowieso, also kann die Bake, neben ihrem Namen, auch gleich noch die Entfernung mit senden. Das sind nen paar Morsezeichen mehr....
Softwaremässig nicht schlimm, da das einzige, was bei jeder Bake anders sein sollte, die "Seriennummer" ist-alles andere nicht. Eine Konstante im Code verändern und ab auf die nächste damit.

Da du von 5m Reichweite sprichst komm ich noch mal auf die spottbilligen hc-sr04 zurück: Stromverbrauch weiss ich jetzt nicht (wart immer noch auf den Sack voll), aber das Ding ist gaaanz easy anzusteuern: einen Pin brauchst zum triggern, einen zum Echolaufzeit messen. Mehr isses nich...
Dürft sich nahezu an _jedem_ Roboter verbauen lassen. Schöner wäre natürlich I2C-aber das ist für den Preis dann wohl nicht zu haben.
Und 5m schaffen die Dinger ungefähr (angegeben sind sie mit 4).