Bot mit Gedächtnis, der alleine zurück findet =) [Archiv]

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squelver

26.10.2006, 09:34

Ich bin heut früh mit dem Fahrrad zur Arbeit gefahren, da kommt mir ne Frau mit Kinderwagen und Kind entgegen und dahinter ein paar Meter läuft ne Katze hinter.

Was auffällig war, sie blieb in bestimmten fast gleichen Abständen stehen und hat sich umgedreht.

Bekanntlich finden Katzen (wenn nix dazwischen verhindert) den Weg auf Kilometerentfernung wieder zurück nach Haus.

So deutlich, wie heut war mir das noch nie, mit jedem Umdrehen nach hinten speichert sie sich wahrscheinlich markante Punkte für die Rückkehr, an die sie sich dann später erinnern wird ;)

Nun kam mir die Idee, die ich selbst noch nicht umsetzen, euch aber vieleicht dazu anregen kann :)

Viele Bots haben vorn ne Cam, die sich nach bestimmten Punkten (Farbe/ Form) im Raum orientieren können.

Nun mein Vorschlag:
Warum nicht auch ne Cam am Heck, die nebenbei gelegentliche Shots macht?

Wenn dann der Bot zurückfinden soll, wohin auch immer, vergleicht der Bot die Bilder der Heckcam mit den Ist-Bildern der aktiven Cam vorn, sone Art Vergleichsmodus, nach dem unser Gehirn ja auch funktioniert und uns schon mal gesehene Bilder/ Gegenstände als "bekannt" deutlich macht, nur beim Mensch kommen noch Eindrücke, Geräusche, Farben und Text hinzu \:D/

Bestes Beispiel:
Wir fahren eine Strasse in eine Richtung, die uns vollkommen unbekannt ist lang. Wir merken uns unbewusst ne ganze Menge Details.
Bei der Rückfahrt erscheint uns trotzdem immernoch die selbe Strecke als unbekannt. Weil wir alles aus der entgegengesetzten Perspektive sehen, was wir auf der hinfahrt nicht sehen konnten.
Das schaut sich die "Katze" alles durchs Umdrehen schon auf der "Hinfahrt" an \:D/

Was meint ihr, wäre das zu realisieren?

Gruß aus DEL
Andreas

Ratte

26.10.2006, 10:45

hängt vermutlich sehr von der Umgebung ab --> Menge der details, unterschiede ziwshcen verschiedenen Positionen
Dürfte zwar schon einiges an Rechenaufwand erfordern, könnte im prinzip aber gehen.

UlrichC

26.10.2006, 10:47

squelver

26.10.2006, 11:11

Hi mit der Cam etc. das wäre etwas kompliziert, somal du das Bild nicht immer gleich gerastert bekommst und somit wie ein irrer mit der Cam zuckeln musst.

Wie wäre es mit dem Intuitiven-Navisystem wie es manchen aus Urzeiten vererbt wurde (Jäger-Sammler Technisch), das auch in unbekannten arealen funktioniert.
Könnte basieren auf einer Map (Grafische Abbildung des Gebiets), einem GPS um sich in dem besagten Gebiet ungefähr wiederzufinden.
Einem Kompass um auch beim GPS-Ausfall ungefähr die Richtung zu halten. Sensoren um Wegänderungen zu erkennen usw.

Zum wählen des Wegziels eine kleine Eingabe (like zurück zu Punkt A oder "Nachhause")...

Ich überlege mir das schon seit langem und kenne ein paar Probleme:
Nicht alle Wege sind in beiden Richtungen befahrbar... wie alternativroute finden und eintriggern.
Die Sensoren müssen ferner Map immer wieder neu aufzeichnen, um neue Hindernise zu erkennen (wie Parkende Autos etc.) .. aber er muss ja immer schön die Gehwege verwenden und darf nicht auf der Straße fahren.
u.s.w.

Für eine Gartennavi langt es schon ohne weitergehende überlegngen nur die Katze in der Stadt ist einfach inteligent.

CU

Das klingt alles ganz toll, erfordert sich auch ne Menge Aufwandt und die Map muss auch ersterstellt werden, oder?

Wenn ichs Wissen hätte, würde ich das gern ausprobieren \:D/

Aber lasst mich mal wieder auf meine Idee zurück kommen, ich stelle mir das garnicht schwer vor, immerhin kann man, soweit ich das mitbekommen habe, ja schon einiges aus dem Bild ner Cam verarbeiten und anfangen kann man ja in der Stube :-k

Rechenleistung @Ratte wird bestimmt nicht wenig sein.

Angenommen der Bot hat zwei Cams, eine vorn für die aktive Aufnahme und eine hinten für gelegentlich Shot (sagen wir mal jede Sekunde eines) hängt ja sicherlich nacher auch vom Speicher und von der Ausfilterung der markanten Punkte ab ;)

--> Strecke A nach B, der Bot soll zwischen zwei Objekten durchfahren, das linke Objekt ist z.B. ne rote Kugel und das rechte Objekt ist n grüner Würfel.

Der Bot fährt los, erkennt die Beiden Objekt und speichert sie auf nem Medium, beim Durchfahren macht die hintere Cam ein Shot und speichert das ebenfalls, nur von hinten gesehen. Für die hintere Cam sind die beiden Objekte gespiegelt. Vieleicht kann man dasnoch speichern, dass er dort durchfahren konnte ;)

Nun dreht der Bot um und fährt von B nach A. Für die vordere Cam ist das eine neue Perspektive, sie erkennt zwar die Form und die Farben, neu ist aber, dass die Objekte seitenvertauscht vor ihr sind. Nun kommt der Shot ins Spiel.

Der Prozessor vergleich beide Bilder und verwendet den Shot, nun weiss der Bot, dass er dort vorbeigekommen ist und man kann ihm sagen, er soll wieder dazwischen durchfahren \:D/

EDIT:
Wenn das gelingt, dann kann man darauf aufbauen ;)

Ratte

26.10.2006, 11:38

Dein Bespiel hat natürlich sehr markante Punkte --> man müsste die Flächen finden und mit einer gewissen Toleranz wiederfinden können. In einer komplexen Umgebung dürfte dies jedoch schwerer werden.

squelver

26.10.2006, 11:44

Und wenn alles um diese "krassen" Farben/ Objekte herum in schwarz dargestellt würde? Also dass die Cam nur noch rot und grün wahrnimmt (die Form ergibt sich ja austomatisch), dann würde der Prozessor nur noch mit einem schwarzem Bild und nem roten und grünen Objekt arbeiten (zumindest für erste Tests), natürlich wäre der Bot weiterhin auf sonstige Sensoren angewiesen, um nirgends gegen zu fahren ;)

UlrichC

26.10.2006, 11:45

Mhh ja klar schon verstanden ... soweit der Plan.

Wenn du dem Bot die Situation sozusagen als Verkehrsschild unter die Nase hälst. Könnte er es Schecken... wenn er die Bilder eben genauso wiederfinden kann wie aufgenommen.

... er dürfte sich nur minimal verfahren.
Du kennst das sicherlich ... du möchtest von etwas ein Bild machen also musst du deine Position X Mal ändern um die gewünschte Perspektive ungefähr zu erwischen.
An einem Beispiel: Für die hier bekannten Cams die solche Bilderkennungen (Cu*) haben müsstest du die Schilder auf kurze Distanz in einem ultra kleinem Bildraster treffen.
... wenn der Bot das nicht tut schaut er in die Röhre oder zuckelt mit der Cam bis ers dann doch findet.

CU

squelver

26.10.2006, 12:01

Nicht aufgeben :mrgreen:

Dafür macht er ja mehere Bilder, die er dann ebenfalls verwenden kann.

Zum Test kann man ihm ja erstmal eine Strecke vorgeben, die er einzuhalten hat.

Selbst wenn er dann seitlich ranfährt, müsste er ja vergleichen und sich entscheiden.

Ein Mensch überlegt ja auch erst, ob es das Objekt ist, was er schon mal gesehen hatte, wenn er nicht sicher ist schaut er sich das von allen Seiten an und geht meist noch dichter ran, irgendwann passt die Perspektive und er weiss es, dass er das Objekt kennt ;)
Nur beim Mensch geht das enorm schneller mit der Überlegung \:D/

EDIT:
Wenn der Ansatz erstmal da ist, dann kann man das ja weiterentwickeln.
Aus nem Kurbeltelefon ist ja mittlerweile auch Hightech geworden (sinnlich gemeint) \:D/

HannoHupmann

27.10.2006, 13:17

@Copious, deine Ideen sind alle ganz nett, aber es sind irgendwie nur Ideen und bisher keine Umsetzungen für Roboter.
In letzter Zeit wirfst du ne ganze Menge Ideen ins Forum :-). Die meisten sind allerdings nicht so trivial in der Umsetzung.

Es gibt übrigens ein paar ganz gute Bücher die sich mit "Lernenden" Roboter, sowie Navigation beschäftigen. Die Idee einen Roboter zu bauen der den weg hin und zurück findet ist leider noch sehr schwer umsetzbar, da forschen aber einige Hochschulen dran.

squelver

27.10.2006, 13:44

Deswegen hab ich euch die Idee auch nur als Idee vorgestellt und anfangs geschrieben, dass ich das nicht umsetzen kann.

Meine ganzen Ideen kann ich ja in Zukunft für mich behalten und wenn ich irgendwann mal Zeit und Lust habe, versuche ich sie umzusetzen und kann das ja denne hier posten.
In der Zeit werden einige, die das vieleicht interessant finden würden und Zeit hätten, leer ausgehen \:D/

nooob

27.10.2006, 15:07

ihr könnt dem roboter ja auch einen vorrat an waypoints mitgeben.. -> IR baken, rote würfel, farbmarkierung etc..

dann braucht er die bloß in gewissem abstand ablegen und später wieder einsammeln ;-)

im labyrinth zieht man ja auch nen faden hinter sich her, damit man den ausgang wieder findet..

squelver

27.10.2006, 15:23

Ich hab da noch ne ganz tolle Idee, aber ich weiss nicht, ob ich mich noch trauen kann, diese hier zu beschreiben. :roll:

Sleepyguy

27.10.2006, 15:57

Ja beschreib doch einfach,
Brainstorming zu so nem interessanten Thema is immer gut

squelver

27.10.2006, 16:20

Ja beschreib doch einfach,
Brainstorming zu so nem interessanten Thema is immer gut

Ok, schreib ich jetzt mal für dich.
Ich betone (für alle anderen, die wie Hannohupann denken) dass das jetzt eine Idee ist, die mir im Kopf rumschwirrt, bei der ich mir, wegen fehlender Kenntnisse, nicht 100% sicher sein kann, dass das funktioniert.

--> Objekterfassung für ersten Test (egal, obs schon probiert wurde oder nicht):

- Objekt "Zylinder"
- das Objekt müsste erstmal als zu behandelndes Objekt im Bild der Cam erkannt werden (egal jetzt wie, sicher schwer)
- das Objekt wird vermessen: Entfernung und Maße werden errechnet.
Beispiel: Höhe eines Baumes oder eines Kirchturmes auf Entfernung mittels Lineal ermitteln (Pfadfinderbeispiel)
- Form wird errechnet

- Grobe Mash (3D-Gittermodel) eines Zylinders sind in Datenbank gespeichert (Medium ist dahin gestellt)
- Vergleich des berechneten Objektes mit der Datenbank (Zeit ist jetzt nicht wichtig)
--> Gittermodel rotiert virtual solange, bis alle Perspektiven durchlaufen sind (360Grad, Gradangaben und andere Details erstmal offen)

- Gittermodell wird als 2D-Objekt behandelt (Fläche, wo sich nur Konturen ändern)

- passt das Objekt zum 2D-Objekt, gilt es als erkannt

So, nun kommt mir nicht mit "Lern mal erst zu programmieren" oder "das haben andere schon versucht"...

Es gibt hier genug Leute, die einen beherschen die Bildverarbeitung und die anderen können das berechen, was weiss ich...
Macht was draus! \:D/

EDIT:
Wenns die Möglichkeit zuläßt, würde ich sogar n durchsichtiges hochauflösendes Display (oder über n halbdurchlässigen Spiegel) direkt vor die Cam setzen und dort das zu vergleichene Objekt darstellen ;)

Klingon77

27.10.2006, 16:57

Hi,
wenn das schlechte Gewissen nicht wäre, könnte man eine "biokybernetische" Einheit aus Katze und Bot basteln.

Nein, war nur Spass. Bin selbst Katzenowner!!!

Könnte mir vorstellen, daß die Maschine, weil groß wegen Rechenleistung (Notebook?) ne Menge Strom braucht und kurze Laufzeiten hat.

Lösungen mit Draht im Boden, Baken, Linien u.Ä. sind mit Sicherheit einfacher und sicherer.
Aber...
... neue Ansätze haben schon oft eine Revolution ausgelöst.

Also: Lasst euch nicht entmutigen! Immer nach vorne!!!

Persönlich träume ich von einem Rasenmäherbot.
Habe die Frage nach dem Wiederfinden der Ladestation erst mal ganz weit hinten angestellt.

Wenn ich bedenke, wie viel Zeit ich ins Rasenmähen stecke, lasse ich den Bot, so er denn mal laufen sollte einfach bis "Akku-leer" laufen, stöpsele ihn "von Hand" an die Ladestation und wenn er voll ist, kann er am nächsten Tag mal wieder ein Stück mähen.

Gruß, Klingon77

squelver

27.10.2006, 17:04

Danke für die netten Worte \:D/
Was hinterher damit passiert, ist mir meist zu Anfang auch nicht so wichtig, für mich zählt allein die Herausfoderung das umzusetzen ;)

Genauso mein Scorpion, ich will den Bewegen sehen, den sagen, wo es lang geht, damit der mal alleine klar kommt.
Dass der vieleicht mal ne Aufgabe kriegen könnte (wenn alles funzt) daran denk ich garnicht.

Also mich würde es reizen, ne Lösung zu finden, damit der Rasenmäher die Station zum Aufladen wieder findet. Ob ich das später auch nutze, das ist mir Anfangs egal ;)

Klingon77

28.10.2006, 07:31

Hi,
bei mir ist es genau umgekehrt.
Ich suche eine Aufgabe, überlege, wieviel ich davon jetzt schon realisieren kann, beginne mit der Konstruktion, Planung der einzelnen Module, baue.
Wärenddessen überlege ich, was ich noch lernen kann, verfeinere die Konstruktion, hole mir neue Anregungen und Hilfe.
Einer meiner elementaren Bezugsquellen ist das Netz und besonders in Bezug auf Robby´s das Roboternetz.

By the Way: Ein großes Lob ans Forum und alle, die Mitwirken und es "leben" lassen. Haben mir schon sehr geholfen!!!
Ich hoffe, daß ich auch schon das eine oder andere Mal helfen konnt (Katze einmal ausgenommen).

Gruß,
Klingon77

squelver

28.10.2006, 07:41

HannoHupmann

28.10.2006, 10:10

@Copious, war so nicht gemein, du kannst jede Idee posten, nur will ich vermeiden, dass es zu einem "Kuckt mal ich hab auch eine tolle Idee" Forum wird. In dem nur noch Ideen rumgeistern und wenig richtige Projekte.

Aber zu dem Mapfinding oder Wegfinden oder wie auch immer, ich hab ein paar Bücher dazu gelesen und werde es bei meinem neuen Roboter einbauen. Allerdings will ich noch nicht viel darüber verraten wie es funktioniert, aber nur soviel als Stichwort: IR Barke und Bewertungsalgorithmus.

Allerdings wird es wohl darauf raus laufen, dass ich erst mal das Chassie baue und dann alles mit in die FH nehme und mich mit ein paar Informatikern hinsetzte und einen Algorithmus schreib dafür.

@copious, wenn er später geradeaus, kurven und rückwärts laufen kann ist das schon eine sehr gute Leistung. Wenn er dann noch Wänden und hindernissen ausweicht, super (da arbeite ich gerade dran) sollte er dann noch mehr können wirds elitär.

Für Wegfindungsalgos empfiehlt sich ein "einfacher" Bot, dann muss man sich nicht so viel gedanken um die Mechanik machen.

Es gibt übrigens auch Algorithmen die selbst lernend ihre Beine Steuern. D.h wie sie die Motoren stellen müssen wird nicht vorgegeben sondern durch ausprobieren und bewerten der Stellung wird ein optimales Verfahren ermittelt. Später wird dann laufen daraus.

Deswegen solltest du unbeding Sensoren an den Füssen einplanen die dir sagen ob das Bein am Boden steht oder nicht (einfache Taster reichen aus) aber hilft später.

@Klingon77 naja Katz (ich geh mal von Robocat aus) ist ein bischen speziell. Ab und an hilft auch die, wenn sie nicht gerade irgendwas ist.

squelver

28.10.2006, 10:26

@HannoHupmann
Alles klar ;)

Wegen den Sensoren, hab ich bestimmt schon paar ma geschrieben, was ich wo verwenden will und das ist auch sensor/ Taster für den Bodenkontakt gedacht \:D/

Goblin

28.10.2006, 10:31

Mein kleiner Senf zur Bildverarbeitung:
(Aber vorher: Mir ist durchaus klar, dass das alles nur Ideen sind - und wo wären wir auch ohne Ideen? -, allerdings spricht ja trotzdem nichts dagegen, die Umsetzbarkeit zu diskutieren.)
Ich belege zur Zeit Vorlesungen in Bildverarbeitung, Künstlicher Intelligenz und Online Computer Vision. Da wird einem direkt zu Anfang gesagt: Computer Vision steckt in den Kinderschuhen. Ein Computer kann zwar visuelle Informationen aufnehmen und verarbeiten, sie jedoch nicht "interpretieren". Mal ein Beispiel:

http://peter.stillhq.com/jasmine/blog/cube-arty-photo.gif

Was seht ihr auf dem Bild? Jeder wird sagen "Einen Zauberwürfel". Ein Rechner kann sagen: Ich sehe da x zusammenhängende Flächen. Selbst wenn er wüsste:

http://images.google.de/images?q=tbn:4k_U6hCHDEMpYM:http://www.drfad.com/images/cube.jpg und http://images.google.de/images?q=tbn:C-B5hzLLrlHt_M:http://gamin.joueb.com/images/DSC01806.jpg und http://images.google.de/images?q=tbn:3NIaGBmrC9vXuM:http://www.arrrr.com/photos/rubiks/2.jpg und http://images.google.de/images?q=tbn:L28jG4kySU3PCM:http://www2.vo.lu/homepages/phahn/puzzles/cube.jpg

sind Zauberwürfel, so wäre er trotzdem nicht in der Lage, die Bilder verlässlich zu vergleichen, sodass er weiss: "Auf unserem Ausgangsbild ist ein Zauberwürfel". Also muss das Objekt erkannt werden. Was man machen könnte ist die einzelnen farbigen Flächen zählen. Dann anhand von der Geometrie prüfen: "Ist das eine quadratische Fläche, die irgendwie verzerrt ist (Perspektive)?". Dann die Anordnung der Flächen bestimmen und auf ein Modell matchen. Und wenn man dann viel Glück hat, dann weiss der Rechner: Das ist ein Zauberwürfel. Um also sowas wie eine Visuelle Navigation zu machen muss ich erstmal die Objekte erkennen, um sie dann aus verschiedenen Blickwinkeln wiederzufinden. Und das ist allein bei super Beleuchtungsbedingungen schon schwer. Deine Art der Navigation ist in sofern kompliziert, als dass du nie 2 gleiche Bilder bekommen wirst. Was ist wenn dein Robby nur 1° verdreht die Aufnahme beim Rückweg macht? Oder sich ein Objekt geändert hat? Er sieht plötzlich ein komplett anderes Bild. Und das Problem an der Stelle ist: Er hat dazu dann kein Muster, mit dem er vergleichen kann. Das Muster dass er vom Hinweg hat passt nicht auf das neue. Deswegen halt wie du schon richtig sagtest die Objekterkennung. Nun auch dazu zurück: Unser Rechner weiss nun wie ein Zauberwürfel aussieht anhand von Parametern wie Flächenanzahl und Position. Nur was ist wenn er z.B. auf sowas trifft:

http://www.kerala-discovery.de/KD_Web/KReiseberichte-Dateien/image035.jpg oder http://www.goldwerke.de/neu/wordpress/wp-content/Innenansicht-Wand-mit-Stoff.jpg

Verwechslungsgefahr? Für uns nicht, für den Rechner sehr wohl. Und schon haben wir uns wieder verlaufen. :)

Mit diesem etwas wirren Beitrag will ich nur sagen: Bildverarbeitung ist schwer! ;) Objekterkennung erst recht. Allerdings sage ich auch: Objekterkennung ist möglich, und in 20 Jahren werden definitiv Roboter mit Copious' Methode ihren Weg zurück nach Hause finden, wenn sie für uns Einkaufen waren. Nur halt nicht morgen! :) Also Leute, postet weiterhin Ideen, wer weiß, vielleicht sitzt irgendwo schon ein Japaner, der kurz davor ist, diese umzusetzen. Oder ihr schafft es selbst....

squelver

28.10.2006, 10:45

Klasse Beschreibung, sehr deutlich gemacht \:D/

PS.: --> "walddax" gibts nicht mehr, nur "copious" ;)

robby-fant

28.10.2006, 11:53

Verwechslungsgefahr? Für uns nicht, für den Rechner sehr wohl. Und schon haben wir uns wieder verlaufen....

für den rechner nur, wenn er schlecht programmiert ist.

es gibt auch gute programmierer.

michael.bend

28.10.2006, 15:36

@Copius: Hi,

versuch doch mal einen anderen Weg. InkrementalGeber an den Antrieb und im Hintergrund die Wegstrecke anhand von PolarKoordinaten abspeichern. wenn mein Bot läuft soll er damit lernen Räume auszuloten, bin mal gespannt ob das so geht oder ob Störgößen wie Schlupf, Fehlerfortpflanzung ö.a. dem Plan ein Ende bereiten.

@Goblin: ich arbeite in einer japanischen Firma, zählt das auch? :-)

Viele Grüße, (Michael)

Goblin

28.10.2006, 18:21

bin mal gespannt ob das so geht oder ob Störgößen wie Schlupf, Fehlerfortpflanzung ö.a. dem Plan ein Ende bereiten.

Naja es gibt sogenannte systematische Fehler. Die kann man ganz gut rausrechnen. Aber auf langen Strecken wirst du irgendwann ungenau, da kann man nix machen. Besonders wenn du nicht stets unter Laborbedingungen unterwegs bist! :) Sinnvoll ist deswegen eine Kombination mit nem Sick-Scanner oder anderen Sensoren wie Kompassmodul oder IR.

http://bordeaux.informatik.uni-bremen.de/referate/Odometrie_Sensorik.pdf brauchbares Script dazu.

Verwechslungsgefahr? Für uns nicht, für den Rechner sehr wohl. Und schon haben wir uns wieder verlaufen....

für den rechner nur, wenn er schlecht programmiert ist.
es gibt auch gute programmierer.

Man merkt dass du dich mit dem Thema noch nicht wirklich beschäftigt hast. :) Natürlich ist es ne Sache der Software, allerdings müssen da komplett neue Konzepte erdacht werden, neuronale Netze oder sowas. Ich sage ja nicht dass es unmöglich ist, aber erzähl mir doch mal wo dieser tolle Programmierer sitzt, der das bereits implementiert hat.