Wie selbstsicher ist euer Bot?

[Metatron]

Hai! :-)

Meine Frage:

wie sicher kann euer Bot durch eine "normale" Wohnung (Kabel, Tischbeine, Teppichkanten, Möbel mit Luft unten drunter, Ecken mit kleinen "Einfahrten", usw...) herumdüsen und mit welchen Sensoren macht ihr das?

Ich habe einen Bot gebaut, der im Moment mit 3 Sharps nach vorne / links / rechts schaut und einen IR Sensor noch vorne-oben hat, damit er nicht unter Möbel fährt. Im Bad reicht das ganze locker aus, aber Küche z.B. mit Tisch und Stühlen ist ein Problem.

Wie habt ihr eure Bots ausgestattet (mit welchen Sensoren und wo sind diese angebracht)?

Danke für Antworten / Ideen / Anregungen

Tschau Peter

[kater]

Wir haben mom nur ein Bumber vorne. Der Bot kann erkennen ob er rechts oder links angestossen ist. Das funktioniert auch ganz gut, nur in Ecken mit viel Kabel nicht. Da verheddert er sich immer.

[sulu]

Ich habe zwei Servos programmiert, der eine bewegt den Sensor links und rechts, und der andere nach oben und unten. So entsteht eine Kreisbewegung. So deckt er alles ab. Man kann allerdings so nur ein Bwegung ausführen.

[pebisoft]

du musst schon mehr sensoren dranbauen wenn du eine höchste sicherheit haben möchtest.
ich habe vorn am küchenbrettroboter 3x srf04 , die beiden äußeren leicht nach aussen gebogen. direkt an der seite habe ich 2x sharp 80cm. diese sind für eine gassenfahrt zuständig und 1x sharp für die höhenmessung.
für die richtungsfahrt habe ich noch ein compasmodul cmps03.
zusätzlich noch radencoder zum zählen.
bei mir kommt es darauf an, das er auch wieder eine bestimmte strecke zurückfindet. ist nicht einfach. du musst immer erst alle sensoren auswerten, dann die daten sichern und dann vergleichen. es ist eine lebensaufgabe, irgendwann ist er sehr perfekt. ma n findet immer was neues. jetzt mache ich auch experiemente mit der cmucam2 und der gameboycam am avr.
mfg pebisoft

[nestandart]

also ich habe vor mindestens 8 IR-sensoren auf "kurze" distanz , 8 auf "lange" distanz und 8 bumpers anzubringen ...
also gesamt 16 "IR-bumpers" und 8 kontaktbalken ...

meiner meinung nach soll der rob nicht nur "vorsichtig" fahren, sondern auch beim stehen "reagieren" ...

[honkitonk]

@nestandart das wird ein teurer Bot


Ich werde einen Schocksensor auf meinen Bot haben der reagiert darauf ob der Roboter einen Schlagbekommen hat....

Dann 2 Ir Sharps die auf einen Servo um 180 Grad gedreht werden.

Und das wars.

Das er nicht sich verhedert oder anstösst liegt viel an der Programierung und weniger an den Sensoren...

euer Student

[pebisoft]

das der roboter ein schlag bekommt, davon kann ich abraten.
es darf nicht soweit kommen.
bloss bei 2 sharp wird es sich nicht vermeiden lassen, das deine möbel beschädigt werden.
mfg pebisoft

[Metatron]

@nestandart das wird ein teurer Bot


Ich werde einen Schocksensor auf meinen Bot haben der reagiert darauf ob der Roboter einen Schlagbekommen hat....

Dann 2 Ir Sharps die auf einen Servo um 180 Grad gedreht werden.

Und das wars.

Das er nicht sich verhedert oder anstösst liegt viel an der Programierung und weniger an den Sensoren...

euer Student

Hai! :-)

Ich habe auch darüber nachgedacht und werde es mal probieren, aber nicht als Hauptsensor sondern nur zu Unterstützung der restlichen.
Bei deiner Lösung werden meiner Meinung nach nicht alle Gegebenheiten berücksichtigt, wie z.B. "Stolperfallen", Sachen, die Luft unten haben usw.
Die Sharp messen ja recht punktgenau, du hast vor hin und her zu schwenken und in dem Moment fehlt dir die dritte Dimension.

Tschau Peter

[hl_angel]

bloss bei 2 sharp wird es sich nicht vermeiden lassen, das deine möbel beschädigt werden.


Wenn man nicht gerade minimalistisch eingerichtet ist (leeres 200qm Loft mit Bett) lässt sich das in einer normalen Wohnung nur durch eins vermeiden: der Bot dreht sich auf der Stelle. Aus leidiger Erfahrung (Möbel in klassisch schwarz oder weiss) weiss ich, dass die normalen IS471 relativ unbrauchbar sind: bei weissen Möbeln will der Bot 30 cm Abstand halten, bei schwarzen 3 cm, also entweder fährt dann nirgendswo hin oder kratzt schon mal am schwarzen Stuhlbein.

Navigieren macht daher nur mit den Ultraschallmodulen/Sharp GP2D12 Sensoren Sinn wenns in der Bude eng ist... und natürlich ein paar Bumper, am besten aus elastischen Materialien ;-)

Durch eine Wohnung zu fahren ist leider nicht mit den homogenen Hindernissen eines Wettbewerbs zu vergleichen -> Bots haben Probleme mit schwarzen Kabeln am Boden, Hindernisse gibt es in verschiedenen Höhenebenen (Sensoren müssen also auch nach oben "schauen")...

Ich bin deswegen grad dabei meine IS471 zu entfernen, bzw. anders einzusetzen -> die Dinger verwirren den Bot nur und werden gegen GP2D12 ausgetauscht.. es ist zum Heulen, hab mir 18 Module gelötet, aber aus Fehlern lernt man
mfg hl_angel

[nestandart]

@nestandart das wird ein teurer Bot

gar nicht ... 8 TSOP40 und 16 IR-LED's.

[H.A.R.R.Y.]

Jaja, die allseits beliebten IS471. Die sind so blind wie ein Maulwurf im Vergleich zur nötigen abgestrahlten Lichtleistung.

Mein Roboter bekommt einen Ring aus bis zu 24 TSOPxx-Elementen, bis zu 48 Sendedioden SFH409 und einen ATMELmega8515 zur Kordinierung des ganzen. Mit etwa 30mA Stromaufnahme und regelbarer (!!) Erkennungsentfernung entgeht dem (fast) nichts mehr. Wegen der hohen Empfindlichkeit der TSOPs (SFH506-xx geht auch) strahle ich nicht viel IR-Lich raus. Das kommt der Stromaufnahme zu gute. Außerdem ist der Rob seinerseits nicht über größere Entfernung zu detektieren, hat auch was für sich.

Ach ja, jedwedes IR-System wird übrigens ziemlich unschön von den Fernbedienungen für den Fernseher (die Stereoanlage, den Videorekorder, ...) gestört. Also macht der µC dann gleich mal die entsprechende Störunterdrückung mit.

Gruß René

[honkitonk]

Wie wäre es mit einen Turm der 2 US Sensoren drauf hat die Schwenkbar sind. Damit könnte er dann 2 Achsig alles untersuchen...

euer Student

[hl_angel]

@H.A.R.R.Y


regelbarer (!!) Erkennungsentfernung


oh, wie das? das problem sämtlicher dieser sensoren ist ja, dass
sie sehr vom reflektionsgrad des objekts mal früher (40 cm ) und mal später (3 cm) ansprechen... ich glaube nicht, dass die TSOP da den IS471 im vorteil sind. Meine 18 IS471 erkennen auch (fast) alles.. nur ist der bot ziemlich schäbig zu steuern, wenn mal das hindernis direkt vor ihm ist, und mal in zu großzügiger entfernung: schliesslich soll er ja nicht einem 50 cm entferntem hindernis ausweichen, wenn er noch locker platz hätte, denn er soll sich in einem gang mit weissen wänden genauso verhalten, wie in einem gang mit schwarzen. da hilft nur der gute GP2D12 bzw. US.

gruss hl_angel

[quad]

Meinen Roboter finde ich sehr, sehr selbstsicher.
Er ist mit 3 SHARP GP2D12 Sensoren und noch einer Reihe Bumper vorne ausgestattet, da erkennt er wirklich alles...an der Seite ist er mit 2 Microschaltern ausgestattet, damit er auch Dinge erkennt die ganz nah an ihm vorbeistreifen. Nach oben hin ist er ebenfalls mit Microschalter abgesichert damit er sich nicht unter Sofas aufhängt und nach unten gegen Treppensturz ist er mit einem SHARP GP2D120 abgesichert.

Ich lasse den Roboter zwar nie total unbeaufsichtigt rumfahren obwohl es eigentlich fast nicht nötig wäre. Der Roboter hängte sich bis jetzt in seinen ganzen Fahrten (und das waren nicht wenige) nur 2 Mal auf und die waren auch total ungefährlich, er blieb einfach stehen, wieso auch immer...

[H.A.R.R.Y.]

@H.A.R.R.Y
[quote]
regelbarer (!!) Erkennungsentfernung


oh, wie das? das problem sämtlicher dieser sensoren ist ja, dass
sie sehr vom reflektionsgrad des objekts mal früher (40 cm ) und mal später (3 cm) ansprechen... ich glaube nicht, dass die TSOP da den IS471 im vorteil sind.

Ja und Nein,

also die TSOPs sind um etwa 100mal empfindlicher was die benötigte Lichtleistung angeht. Das heißt also bei gleichem Strom durch die IR-LEDs eine deutlich größere Reichweite. Wenn man nun den Strom durch die IR-LEDs dimmt, dann reduziert man die Reichweite natürlich effektiv. Dadurch kann ich grob abschätzen in welcher Entfernung sich das Objekt befindet. Bei zu hoher Sendeleistung (Strom durch IR-LEDs) reflektiert natürlich dann der ganze Raum und das Ergebnis ist unsinnig. Maximal gehen bei mir etwa 2mA durch die SFH409. Ist wirklich wenig im Vergleich zu den 40mA beim IS471. Auch die Eigenstromaufnahme der TSOPs ist deutlich geringer. Der Vorteil ist also ein erheblich geringerer Energieverbrauch des Sensorsystems. Und billiger als IS471 sind die TSOPs auch noch. Wegen der µC-Kontrolle kann ich die gesendete Lichtleistung steuern und auf die gewünschte Entfernungsgrenze feineinstellen. Störimpulse kann ich sehr fein ausblenden und könnte obendrein das Signal einer RC5-Fernbedienung dekodieren und dem Hauptrechner zur Verfügung stellen. Quasi als manuelle Kommandos zusätzlich zur Funkkommunikation.

Die Sache mit dem Reflektionsgrad tritt natürlich auch bei meinem Sensorsystem als Problem in Erscheinung. Wegen der synchronen Sensorsteuerung durch den µC kann ich aus den Empfangssignalen aber noch ein paar Rückschlüsse auf die ungefähre Objektposition ziehen. Mit IS471 geht das nicht. Die arbeiten unabhängig voneinander, können sich gegenseitig stören. Ich hatte jedenfalls immer Bereiche in denen (kleine) Objekte nicht sicher erfasst wurden. Dank TSOPs ist das Thema jetzt keins mehr. Übrigens kann man aus den Sensorrückmeldungen recht gut auf die Objektgröße und damit über die gesendete Lichtleistung auf die ungefähre Entfernung schließen. Das erfordert allerdings einige Experimente und Erfahrungen auch mit den Anordnungen der Sender und Empfängerelemente. Die Richtcharakteristiken und Ausleuchtungen muß man dazu unbedingt beachten. Eigentlich will ich aber nicht auf große Distanzen erkennen sondern nur im Unmittelbaren Umfeld des Roboters, so etwa 5..10cm Umkreis und das sicher. Entfernungspeilungen zu erkannten Hindernissen soll der Roboter dann per Ultraschall erledigen.

Gruß René

[hl_angel]

Hört sich gut an, trotzdem ist es eben ein großer unterschied zwischen weissen und schwarzen objekten, daher ziehe ich die trigonometrische variante des GP2D12 vor und werde im nächsten schritt wohl auch mit kamera arbeiten (mustererkennung mit laserprojektion) -> laser ist bereits ersteigert, ebenso das PC board

gruss hl_angel

P.S: das lustige an dem hobby ist ja, immer "durch auf die nase fallen" ( == IS471) neue lösungen zu entdecken ;-)

[nestandart]

null (15 Zeichen (Buchstaben))

[nestandart]

stop !

hat jmnd versucht rauszufinden, ob es einen zusammenhang zwischen der breite des 40kHz-impulses und "empfindlichkeit" von TSOPxx40 ist ?

[Manf]

hat jmnd versucht rauszufinden, ob es einen zusammenhang zwischen der breite des 40kHz-impulses und "empfindlichkeit" von TSOPxx40 ist ?
Im Datenblatt ist ja beschrieben, daß der Impuls ene Mindestlänge haben soll. Die braucht er ja, um die Frequenz zu identifizieren.
Danach nimmt die Empfindlichkeit langsam ab (sehr langsam).
Manfred

[H.A.R.R.Y.]

Mindestimpulsbreite für TSOP:

Die TSOPs (ebenso wie die SFH506) benötigen ein Burst-Signal nach Datenblatt. Die Mindestzahl der Impulse pro Paket sollte man nicht unterschreiten, obendrüber büßt man auch Empfindlichkeit ein. Die Lichtleistung und damit die Reichweite nimmt ebenfalls ab, wenn man das Tastverhältnis der einzelnen Impulse zwischen 50% und etwa 3% (On-Zeit / Gesamtzeit) reguliert. Der Grundtakt von z.B. 40kHz bleibt dabei erhalten. Der Zusammenhang ist in etwa linear. Ich war erstaunt das der Sensor das mitmacht, aber es funktioniert sehr gut. Tastverhältnisse über 50% sind nicht sinnvoll, da das die AGC der TSOPs "zustopft" -> Einbuße an Empfindlichkeit.

René

[nestandart]

hat jmnd versucht rauszufinden, ob es einen zusammenhang zwischen der breite des 40kHz-impulses und "empfindlichkeit" von TSOPxx40 ist ?
Im Datenblatt ist ja beschrieben, daß der Impuls ene Mindestlänge haben soll.
Manfred

ich meine aber nicht anzahl von 40-kHz impulsen , sonder die breite !
40 kHz und 16 stuck minimum impulsen pro sendung bleibt.

[Manf]

Du meinst als das Tastverhältnis des 40kHz Signals bzw die relative Einschaltdauer innerhalb der 25µs Periode, das kann man direkt in die Amplitude umrechnen.

Es ist nicht ganz einfach zu rechnen, da es ein Faltungsintegral ist, aber bei einer Pulsbreite von 50% ist das 40kHz Signal maximal und bei 10% ist es so groß wie bei 90%.

Das meinst Du ?
Manfred

[Bluesmash]

also mein bot hat vorne einen bumper der kleine gegenstände >15mm erkennt und zur absicherung wenn die 5 IS471 mal etwas übersehen, die IS471 erkennen dunkle gegenstände bei ca. 10cm und helle bei ca20-25cm und arbeiten recht zuverlässig... zusätzlich ist ganz oben ein sharp der verhindert dass der bot irgendwo drunter fährt und sich verhakt. der sharp ist auf einem schrittmotor montiert der zum zuge kommt wenn der bot sich zwischen gegenständen "festgefressen" hat. der bot kann nur auf flachen böden herumfahren ohne teppichkanten da er wenig bodenfreiheit hat dafür erkennt er auch sehr kleine gegenstände.
hier hats ein paar bilder:
http://free.pages.at/romansutter/Index-Dateien/slide0001.htm

[nestandart]

Es ist nicht ganz einfach zu rechnen, da es ein Faltungsintegral ist, aber bei einer Pulsbreite von 50% ist das 40kHz Signal maximal und bei 10% ist es so groß wie bei 90%.
Das meinst Du ?
Manfred

genau.
weil von einem µC kriegt man normalerweise nur digitalsignal ...
also durch PWM kann man in prinzip auch "empfindlichkeit" regulieren ...
darauf bin ich früher nicht gekommen :) ... aber der IR-Bump's modul ist zur zeit noch sowieso nur im kompf.

hmmm ... dass heist, ich kann dann mit nur einem IR-LED mehrere "abstände" "abtasten". das ist gut.

[Manf]

Ja, man kann über das Tastverhältnis die Sendeleistung einstellen.
Wenn es interessant ist, kann man auch die Funktion berechnen.
Da ist noch einiges möglich, beispielsweise auch eine Interferenz von zwei Quellen.
Manfred

[waste]

Hallo!

Wenn ich mich richtig erinnere, ist die Empfindlichkeit in Abhängigkeit des Tastverhältnisses eine Sinus-Funktion. Also bei kleinen PWM-Werten (<20%) ist es einigermaßen linear. Das Maximum ist bei 50% PWM, das entspricht sin(pi/2). Darüber geht es symmetrisch wieder runter, wie auch die Sinus-Kurve.
Die Abhängigkeit zur Entfernung ist quadratisch. Also bei doppelter Entfernung, braucht man die 4-fache Leistung.

Gruß Waste

[nestandart]

hmm...
arbeiten die SHARP-sensoren nicht mit gleichen prinzip ?

[waste]

Nein, die Sharps werten den Winkel aus. Siehe dazu:
https://www.roboternetz.de/wiki/pmwiki.php?n=Main.SharpInfrarotsensoren

Waste

[Manf]

Wenn ich mich richtig erinnere, ist die Empfindlichkeit in Abhängigkeit des Tastverhältnisses eine Sinus-Funktion. Also bei kleinen PWM-Werten (<20%) ist es einigermaßen linear. Das Maximum ist bei 50% PWM, das entspricht sin(pi/2). Darüber geht es symmetrisch wieder runter, wie auch die Sinus-Kurve.
Das kann ich bestätigen, man kann es sich an der Überlagerung Phasenverschobenen Dirac-Folgen gleicher Frequenz klar machen, dass die Steigung für kleine Werte proportional der Breite ist und dass bei 50% die Steigung null ist.
Manfred