Positionsbestimmung mittels einem Laser

[Axi]

Hallo,
wie viele Andere im Forum suche auch ich eine Möglichkeit der Positionsbestimmung. Ich denke mit einem Laser der sowohl horizontal als auch vertikal drehbar ist müsste das doch gehen? Auf dem Roboter wir einfach eine Fläche definiert wo der Laser hin strahlen soll. Der Roboter schickt dem Laser immer ob er sich rauf, runter, links oder rechts bewegen soll um auf der Fläche zu bleiben und der Laser wiederrum schick seine zwei Winkel mit denen man die Position des Roboters errechnen kann. Leider braucht man da immer Sichtkontakt :(. Denkt Ihr funktioniert das? Und welche Möglichkeiten gibt es die Fläche abzufragen? Bleibt mir nur Bildbearbeitung oder gibt es irgend welche Flächen die auf eine Laser reagieren? Aus einzelnen Fotodioden so eine Fläche zusammenzubauen dürfte sinnlos sein oder?
Oder gibt es eine einfachere Möglichkeit die Position zu ermitteln?

[HannoHupmann]

Also irgendwie werd ich aus deinem getippe nicht schlau, lies dir das bitte nochmal selber durch was du da schreibst.

Natürlich braucht ein Laser Sichtkontakt und ich versteh nicht worauf du hinaus willst mit den beiden Winkeln?. Soll der Laser immer auf einen Festen Punkt zeigen und sich entsprechens verändern?

Wenn dem so ist denk ich wird es nicht gehen. Der Laser auf dem Roboter zeigt immer auf Punkt A, der Roboter bewegt sich nen Milimeter und der Laser zeigt nicht mehr auf Punkt A. Woher weis der Laser jetzt in welche Richtung er sich bewegen muss um Punkt A wieder zu finden?

Bitte überleg dir nochmal genau deine Ausführung und poste die dann. Vielleicht können wir dir dann auch bei deinen Fragen helfen.

[Axi]

Der Roboter und das Lasergestell haben eine Funkverbindung. Das Lasergestell hat einen fixen Standort, zb am Dach vom Haus. Der Laser kann sich horizontal und vertikal drehen (also überall hinzielen). Im Garten fährt der Roboter. Dieser hat eine Fläche die erkennt wenn der Laser auf sie strahlt und die Position des Punktes liefert (also zb link oder rechts von der Mitte). Der Roboter schickt dem Laser immer wohin er sich drehen muss um auf der Fläche zu bleiben. Im Idealfall ziehlt der Laser immer auf die Mitte der Fläche. Das Lasergestell weiß welchen horizontalen und vertikalen Winkel der Laser gerade hat. Diese 2 Winkel schickt er dem Roboter und dieser weiß dadurch wo er sich befindet. Ich hoffe es ist jetzt verständlicher.

[HannoHupmann]

Japp verständlicher.
Nur ist es die wohl denkbar komplizierteste Art die Position eines Roboters zu bestimmten, die mir spontan einfällt.

Problem 1;
Laser und Roboter müssen in ständigem Funkkontakt bleiben und ihre Daten relativ schnell austauschen.

Porblem 2:
Der Laser muss den Roboter IMMER sehen, was den Bewegungsraum des Roboters einengt.

Problem 3:
Ist die Fläche nur auf einer Seite, muss diese Seite IMMER Richtung Laser zeigen, somit kannst deinen Roboter nicht drehen.

Problem 4:
Über zwei Winkel eine Position in x,y Koordinaten umzurechnen ist schon nicht mehr so einfach zu rechnen, kannst dir ja mal überlegen wie du das ohne Längenangabe hinbekommst (auf dem Papier oder so).

Problem 5:
Irgendwie muss entweder der Roboter erkennen wo sich der Laserstrahl befindet und das für die Nachjustierung an den Laser schicken (also wieder trigonometrische umrechnung) und der muss genau genuge Mechanik besitzten um nicht zuweit zu drehen.

Problem 6:
Das wird ne Menge Arbeit und ne Menge Geld für ein Problem welches sich sehr viel einfach lösen lässt.

Die 6 Punkte sind mir jetzt alle beim ersten genauen überlegen eingefallen und ich denke es können leicht noch 4 mehr werden, so dass du minderstens 10 Aufgabenstellungen unter einen Hut bekommen musst.

[Axi]

Nur ist es die wohl denkbar komplizierteste Art die Position eines Roboters zu bestimmten, die mir spontan einfällt.
Wie ginge es einfacher?

Ich habe mir schon viele Themen im Forum durchgelesen und bis jetzt scheint noch keiner eine einfache Möglichkeit der Positionsbestimmung gefunden zu haben!?

[HannoHupmann]

Gibts auch keine weil die Positionsbestimmung immer schwer ist. Wenn du eine einfache Lösung (wirklich einfach und zuverlässig) findest kannst du viel Geld damit verdienen.

Das einfachste ist wohl einfach die gefahrene Strecke zu protokolieren, aber das ist auch recht ungenau. Sonst gibt es noch Sensoren wie GPS u.ä. damit lässt sich die Position schon auf sagen wir mal 2 Meter genau bestimmen.

Tja sonst ist einfach die Frage, drinnen oder draussen rumfahren und wozu brauch ich die Position? Es gibt Bücher über Roboter und Positionsbestimmung. Wenn man jetzt aber nur von Punkt A nach punkt B fahren will, dann braucht man eigentlich nur den Weg dazwischen.

Egal Positionsbestimmung gehört zu den Königsdisziplinen in der Robotik und wird es auch noch eine ganze weile bleiben.
Eigentlich sonderbar, da selbst eine Ameise ihre Position weis (tut sie das wirklich?) und wieder zurück zum bau kommt.

[Axi]

Welche Möglichkeiten gibt es um auf einer Fläche (ca 20x20cm) einen Laserpunkt zu erkennen?
Außer Webcam +Bildbearbeitung da dies (glaub ich) zu langsam ist

[Madgyver]

Eigentlich sonderbar, da selbst eine Ameise ihre Position weis (tut sie das wirklich?) und wieder zurück zum bau kommt.

Nein tut sie nicht. Jedenfalls nicht wie sich das manche Roboterbauer vorstellen oder von ihren Robotern wünschen.
Die Ameise hat eine "verschwommene" Ahnung von ihrer Position. Eine Fähigkeit gegeben durch ihr Gehirn (neuronales Netz).
Ein sehr interessantes Thema, aber das sollten wir bei interesse in einem seperaten Thread diskutieren.

[HannoHupmann]

@Madgyver das ist genau der springende Punkt die Ameise kommt hin wo sie hin will und wieder zurück ohne eine Ahnung zu haben wo sie ist oder war.

@Axi das hängt davon ab wie weit dein Laser entfernt ist, wie "scharf" der Laserpunkt auf die Entfernung noch ist. Kannst mit nem Laserpointer testen, auf 2 cm ist der Rund aber auf 2 m wird er schon verschwommen. Auf 20 Meter ist er so gut wie nicht mehr sichtbar und ab 200 Meter vergiss es. Achja und Laser für 200 Meter die noch scharf sind kosten ein Schweinegeld.

[vajk]

... Eigentlich sonderbar, da selbst eine Ameise ihre Position weis (tut sie das wirklich?) und wieder zurück zum Bau kommt.

Meines Wissens machen die das auch über den Geruchssinn .. Straßen werden markiert.

[Axi]

Bei mir hat der Laserpunkt in 20m Entfernung ca einen Durchmesser von 2cm.

[ähM_Key]

Navigation der Ameisen (http://www.quantumholism.com/downloads/Facharbeit98.pdf)

Nur so am Rande ;)

EDIT: geändert

[HannoHupmann]

@ähM_Key bitte keine Links ohne irgendwelche Kommentar was das sein soll.

Siehst du auf 20 Meter schon 2cm das kannst total knicken mit Laser denk ich.

[Axi]

..wie dann :cry:
hat hier im Forum schon einer eine brauchbare (für mich Position min auf 20cm genau) Positionsbestimmung geschafft?

[Manf]

Siehst du auf 20 Meter schon 2cm das kannst total knicken mit Laser denk ich.
Der Laser und die Optik eines Laserdruckers sind noch um eine Größenordnung besser, sicher noch ein relativ günstiges Massenprodukt, nur eben nicht ganz so billig wie ein Laserpointer bei dem es wirklich nicht höchste Fokussierung ankommt.
Was sollte denn zahlenmäßig an Auflösung erreicht werden?
Manfred

[HannoHupmann]

Axi, wo soll den der Roboter überhaupt rumfahren? Danach kann man dann seine Navigation auslegen. Denke es ist schon möglich eine Positionsbestimmung auf 20cm genau zu machen.

Aber ich würde es wirklich nicht mit Laser wegen Problem 2) und 3) machen.

Gib uns lieber ein paar Daten über Aktionsraum (1qm, 100qm?), wo (drin draussen) und welcher Untergrund wird befahren.

Danach kann man dann schauen was am günstigsten ist.
Was auch hilft ist, wenn du dir überlegst wozu du deine Position brauchst. (Um von A nach B zu fahren? um wieder an den Ausgangspunkt A zu kommen? um eine Karte zu erstellen [Dienst meist nur dazu um sagen wir mal Punkte A, B, C, D anzufahren].

Sonst hilf auch Lesen in Büchern.

[Axi]

Wie viele andere nervt auch mich das Rasenmähen ...
Der Roboter (Rasenmäher) soll sich draußen auf der Wiese fortbewegen. Die Wiese ist ca 3000 Quadratmeter groß und es befinden sich leider auch einige Hindernisse auf ihr. Ich dachte mir das der Roboter fürn Anfang mal einer bestimmten Route folgen soll.

Ich hab jetzt im Internet gelesen das sich eine Funkpeilung dazu eignen würde ... Ein Rundstrahler am Roboter der dauernd sendet und im Garten verteilt ein paar Richtfunkantennen die dauernd rotieren und nach jeder Umdrehung den Winkel schicken bei dem die Signalstärke maximal war.

Was haltet Ihr davon?

[Madgyver]

Warum machst du nicht genau die Idee mit Lasern? Montierst ein paar Reflexbarken (diese Refliektionsplaketen bzw. "katzenaugen") der Roboter lässt einen laser rotieren und empfängt die Reflektionen.

[HannoHupmann]

weil es meinermeinung nach bei 3000qm ziemlich doof ist mit Laser, bzw. du einen sau starken Laser brauchst.

Ne ganz einfach leg ne Induktionsspuhle um das Feld auf die Bahn quer durch die Rasenfläche

[Axi]

Ne ganz einfach leg ne Induktionsspuhle um das Feld auf die Bahn quer durch die Rasenfläche
Da ist wieder der Nachteil das er auf neue Hindernisse nicht reagieren kann (da müßte man jedes Mal aufgraben, neuverlegen usw)

[HannoHupmann]

Klar doch du, es gibt ja auch diese tollen Roboter die auf ner schwarzen Linie fahren und der Folgen.
Jetzt gibt es aber auch Wettbewerbe wo die Schwarze Linie unterbrochen ist oder ein Ziegelstein auf der Linie liegt.
Ist vom Prinzip genau das selbe

[Axi]

..das ist vielleicht eine Notlösung ...aber eigentlich will ich lieber die Position wissen und den Roboter so steuern ...

[Vogon]

...Da ist wieder der Nachteil das er auf neue Hindernisse nicht reagieren kann (da müßte man jedes Mal aufgraben, neuverlegen usw)
[-( Wenn ich die Zeit rechne, die ich beim verlegen der Induktionsschleife gebraucht habe, gegen den Aufwand mehrerer Baken im Garten zu verteilen und und zu warten. :-k Dazu kommt noch Zeit für das Training der Grenzen. [-o<

Mein Rasenmäher mäht jetzt im dritten Jahr. Er macht seine Arbeit ordentlich, ohne das es jemals zu einem Massaker an den Blumen kam. Er hat auch keine tauchversuche im Froschteich gemacht.
Die Toleranz mit der er die Begrenzung erkennt liegt deutlich unter den von dir verlangten 20 Zentimeter.

Welche "neue Hindernisse" meinst du ? Katze, Igel, Sträucher, Spielzeug ... ?
Im Frühjahr habe ich um die Osterglocken im Rasen drei klein Stöckchen in den Boden gesteckt. Die Kollisionserkennung reagiert dann und der Mäher sucht sich einen anderen Weg.

Alles in allem - das Teil soll den Rasen kurz halten O:) ohne mir zusätzlich Arbeit oder Ärger zu machen! :-$

..das ist vielleicht eine Notlösung ... Mag ja sein, aber es gibt bisher keine sichere, bessere und bezahlbare Lösung. :oops:

[DerMarkus]

Wie wärs dann mit DGPS ? Ob man allein damit 20cm Auflösung schafft weiss ich nicht. Zur Verbesserung der Auflösung könnte man das DGPS Signal mit anderen Sensoren zB Tachosignal etc. kombinieren, so wird es doch auch im KfZ bei der Navigation gemacht. Mal ne andere Frage, warum muss das denn auf 20cm genau sein ? Wenn es darum geht das der Rasenmäher Bot bestimmte Bereiche ( Blumenbeet, Fischteich ? ) vermeiden soll, dann könnte man solche Areale ja gesondert makieren ( Reflexmarken ? )

[Axi]

Garten aufgraben kommt leider nicht in Frage ...max außen einen Begrenzungsdraht ..so wie beim Electrolux Automower.
Und DGPS schafft das glaub ich nicht. Und die 20cm sind wirklich das absolute maximum ...je genauer desto lieber ist es mir[/quote]

[Axi]

Und mit Hindernissen meine ich große Sachen die zwar nicht dauerhaft dort sind aber doch bis zu mehrere Wochen zb ein Zelt

[DerMarkus]

Du hast trotzdem nicht verraten warum du 20cm Auflösung haben möchtest. Hat das nen technischen Grund oder nur weil es ein nice to have ist ?

[Axi]

die 20cm Auflösung sind nur ein Richtwert ..hat keinen besonderen technischen Grund ...aber wie schon gesagt je genauer desto lieber

[DerMarkus]

Je genauer desto lieber ist schon klar ;)
Aber du solltest dir überlegen welche Auflösung für einen Rasenmäher Bot wirklich nötigt ist. Vielleicht reicht ja auch 1m ? Das ist ja entscheidend um dein Problem zu lösen.

[Axi]

nee ich denk über 20 cm hat keine Sinn mehr ...da kann ich ihn gleich dumm herumfahren lassen

[Vogon]

...max außen einen Begrenzungsdraht ..so wie beim Electrolux Automower. [/quote]
Es reicht, den Draht auf dem kurz gemähten Rasen mit Haken auf dem Rasen zu befestigen. Nach einigen Tagen ist der so eingewachsen das er nur noch mit Mühe zu finden ist. Nachteil: Der Vertikultierer findet ihn bestimmt. Auch wenn du mit den Rechen durchziehst bleibt der im Draht hängen.
Hier ist ein "Rasenrobo mit Induktionsschleife, Schaltbilder, Hallsensor"
https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?p=182825#182825

Wenn du die Plage abschaffen möchtest - dann bau es doch erst mal auch so. Das muss dich ja nicht davon abhalten, die gewonnene Freizeit dann in die Entwicklung einer besseren Navigation zu stecken.

[womb@t]

kann man ihn nicht tiefer vergraben, außer reichweite vom vertikutierer?

[Axi]

Wenn du die Plage abschaffen möchtest - dann bau es doch erst mal auch so. Das muss dich ja nicht davon abhalten, die gewonnene Freizeit dann in die Entwicklung einer besseren Navigation zu stecken.

..ich hab momentan viel Freizeit ...Vertikutierer wär auch nicht das Problem ...aber wir haben eine Hund und wenn der mal den draht erwischt ...außerdem haben wir eine große Buche und wenn die mal die Blätter verliert geht ohne Rechen nix mehr ...

[Vogon]

...außerdem haben wir eine große Buche und wenn die mal die Blätter verliert geht ohne Rechen nix mehr ...
Bei mir ist es ein Nussbaum. Wenn da im Herbst die grünen Aussenschalen vom Baum fallen, ist das ein unvorstellbare Sauerei. Mit Regen, Laub und Gras ergibt das eine glitschige und gut färbende Pampe. Da hilft nur gutes Wetter und der Laubrechen. Als Belohnung gibt es aber mehrere Einkaufskörbe mit Nüssen.
Gegen die Laubberge hilft mir der alte Elektromäher mit Fangkorb. Das klein gehäckselte Laub verteile ich im Buschwerk oder in die Biotonne.
http://images.google.com/images?q=tbn:qBACNbrp3z_M8M:www.bauwerkzeuge.ch/images/10014.jpg
Beim Laubentfernen habe ich den Draht aber noch nie erwischt.
Bei einem Hund - kann ich mir nur vorstelllen wenn er gut im Löcher graben ist.
Ansonsteten hilft da nur noch mit dem Spaten einen Schlitz stechen und den Draht darin verschwinden lassen. Nach einer Woche ist das Gras darüber gewachsen und nichts mehr zu sehen.

[DerMarkus]

Ist mir noch eingefallen.
Anstatt Draht kannst du doch lange Zimmermannsnägel im Rasen versenken. Wenn die nah genug zusammen sind sollte das den gleichen Effekt haben ?

[techboy]

Ist mir noch eingefallen.
Anstatt Draht kannst du doch lange Zimmermannsnägel im Rasen versenken. Wenn die nah genug zusammen sind sollte das den gleichen Effekt haben ?

LOL

Da kann er aber lang arbeiten wenn er alle Nägle einzeln heraus ziehen muss^^

Ich würd es mit dem in den Boden versenkten Draht machn...

Ausserdem kann die genauigkeit wohl etwas mehr als 20cm sein...Wenn du annimmst das dein Bot 80cm breit ist und das DGPS ist in der Mitte des Botes aufgebaut hast du noch eine Differenz von 20cm...damit wären wir schon mal auf 40cm Genauigkeit...Wie groß wir den der Rasenmäherbot?

Mfg.Attila Földes

[DerMarkus]

Dann müssen die Anforderungen anders gestellt werden, von einer nicht zeitaufwendigen Entfernung der Makierungen war nicht die Rede ;)
Deine Rechnung verstehe ich nicht. Warum sollte die Größe des Bots die Genauigkeit des GPS beeinflussen ? Angenommen das GPS hat eine Genauigkeit von 20cm, dann befindet sich das GPS halt in einem 20cm Umkreis um die gemeldete Position.
Mein Vorschlag wär, wie schon weiter oben geschrieben, eine Kombination aus GPS und weiteren Sensoren wie Tachosignal.

[Axi]

wenn ich einen leitdraht verleg kann ich doch woll damit rechnen das der Bot dem sehr genau nachfahren kann oder ??

[HannoHupmann]

nö, ich kenn bereichte wo Roboter sich vom Leitdraht verabschiedet haben, leider kein Signal mehr bekamen und daher quer durch die Tulpen geheizt sind.

Das hängt aber damit zusammen wie gut der Roboter den Leit-Draht erkennt.

[techboy]

@Dermarkus: Hast recht...hab grad falsch gedacht^^

[Vogon]

...Das hängt aber damit zusammen wie gut der Roboter den Leit-Draht erkennt.
Ich kann da nur von der Technik im Automower reden; der bleibt sofort stehen wenn das Signal ausfällt.

Sein Signal ist so aufgebaut, das er erkennen kann, ob er sich innerhalb, auf oder Schleife oder ausserhalb befindet.
Mit der gemessenen Feldstärke des vorderen und hinteren Sensors, kann der Mäher in einem bestimmten Abstand vom Draht fahren. Das macht er zB um die Ladestation zu suchen.
Er kann auch die Schleife mit dem Vorderteil bist zu 40 Zentimeter (einstellbar) überfahren um auch noch die Halme an der Grenze zu erwischen.

Der einzige, für mich denkbare Fall für eine Fahrt "quer durch die Tulpen" kann ich mir nur bei einem Ausfall der Steuerung denken. Aber wenn das Programm abstürtzt, sollte auch die Ansteuerung der Stepmotoren ausfallen.

Ich vermute mal, die Entwickler kennen auch die Robotergesetze vom Asimov.

[HannoHupmann]

Ob die Gesetze von Asimov auch für Tulpen gelten?

Egal ich hab ja auch nicht gesagt, dass der Kumpel von mir nen Automower hatte sondern ein selbstbauteil. Das ist ihm immer wieder durchs Blumenbeet abgehauen, auf der Suche nach dem Signal.

Naja ich glaub dieser Rasenmäher wurde vom dienst susbendiert oder seine Battarie liquidiert.

[Axi]

Ob die Gesetze von Asimov auch für Tulpen gelten?
ich fürchte nicht :cheesy:

wie sieht es mit der maximalen Länge vom Leitdraht aus? Beim automower steht max 500m.

[Vogon]

Die Länge der Induktionsschleife wird nur von dem Strom, den Senders in der Leitung aufbauen kann und der Empfindlichkeit des Empfängers begrenzt.

Zum eigendlichen Thema "Positionsbestimmung mittels einem Laser"
Ein einen Link zu einer Dissertation:

Aktive Landmarken zur Positionsbestimmung von autonomen Fahrzeugen.
http://archiv.tu-chemnitz.de/pub/2002/0162/data/haupt.pdf