Robby soll mir folgen oder zu mir kommen. Welche Sensoren?

[Brainbug24]

Hallo zusammen...

hat jemand einen Tip, wie ich folgendes Realisieren könnte?

1. Mein Roboter soll mir folgen.
2. Nach dem rufen (muß nicht verbal sein) soll er mich finden.

Welche Sensoren kommen hier in Frage?

Gruß
Brainbug

[021aet04]

Wenn der Roboter uaf zurufen hören soll. Brauchst du ein Mikrofon. Wenn er dir folgen oder dich finden soll brauchst du eine Kamera. Wenn du eine normale Taschenlampe verwendest reichen auch Lichtsensoren zum Finden. In welchem Bereich soll er dich finden? Raum, Gebäude, Halle,...

[Brainbug24]

Er soll mir innerhalb eines Hauses nachlaufen können oder mich wiederfinden. Das wiederfinden soll nach dem "rufen" geschehen.

Mit einem Mikrofon stell´ich mir das über mehrere Räume hinweg schwierig vor.
Ich hab mir gedacht das man vielleicht ein Signal senden könnte, welches er dann finden soll.

Wie kann ich mir das folgen per Kamera vorstellen? Oder besser gefragt, wie stelle ich sicher das er nicht jedem folgt?

[vohopri]

Hallo Bug,

Das sind doch schon gute Vorschläge vom Kollegen für den Anfang.

rufen mit Pfeife + Mikrofon + Tonfilter.

Folgen mit Taschenlampe + Ldrs.

Mit etwas Erfahrung machst du dann

Rufen mit Funksignal

Folgen mit Farbmarkierung auf der Hose + 3 LDRs + Linse + Farbfilter

Mit Mehr Erfahrung

Folgen mit Kamera + Bildanalyse

Zu Beginn ist es am Besten, schnell in Gang zu kommen und Erfahrung zu sammeln. Die Perfekten Systeme gibts nicht fertig mit einer anfängersicheren Nachbauanleitung, die perfekten Systeme kann man sich nur später mit mehr Erfahrung selbst entwickeln.

grüsse,
Hannes

[Brainbug24]

Sorry, wollte nicht den Eindruck vermitteln mit den Aussagen nicht zufrieden zu sein. :)

Zu dem rufen mit Pfeife+Mikrofon und Tonfilter stellt sich mir folgende Frage, ich müsste doch dann durchgehend pfeifen oder sehe ich das falsch?

Das folgen mit Taschenlampe kann der RP6 von Haus aus, wie kann ich mir das erkennen der Farbmarkierung an der Hose mit LDR´s vorstellen?

Um nicht unzufrieden zu wirken, Danke für eure Hilfe.
Genauso habe ich mir die Antworten gwünscht. :)

PS: Mein Ziel ist es defnitiv Erfahrung zu sammeln und mein System selbst zu entwickeln. Ich wollte keine anfängersichere Nachbauanleitung.

[021aet04]

Das würde nur mit Reflektoren gehen. Am Roboter brauchst du dann aber eine Lichtquelle. Einfacher gehts aber mit Kamera und Bildanalyse. Die Kamera fährt den Farbmarkierungen nach.

[vohopri]

Mit einem kurzen Pfiff kannst du den Suchvorgang auslösen. Wenn du das Rufsignal gleichzeitig als Peilsender verwenden willst, dann ist US angenehmer als eine fortlaufende Pfeiferei. Mit Funkpeilungen hab ich noch nicht zufriedenstellendes gesehenobwohl es schon versucht wurde. Das geht auf kurze Strecken nicht so gut wie auf weite Strecken.

Bei der Variante mit 3 LDRs brauchst so wie bei der Kamera KEINE Lichtquelle am Roboter und KEINE Reflektoren. Es reicht Tageslicht oder Raumbeleuchtung und die Markierung kann ein Stück Stoff oder Folie sein.

grüsse,
Hannes

[i_make_it]

Hallo,

nimm doch einfach einen 433MHz Sender, Gehäuse, Batterie, einen Controller oder ein EProm (es muß ja nur eine Bitkodierung an den Sender gehen damit der Robby weis das er gemeint ist und kein störsignal)
Noch ein RFID und ein Taster.

Am Robby ein 433MHz Empfänger mit einer Antenne mit Richtcharakteristik und einer mit Kugelcharakteristik.
Die Richtantenne auf einem Servo.
Noch ein RFID Tag-Finder dessen Antenne ebenfalls auf dem Servo montiert ist.

Zum Ablauf:
Du hast den Handsender dabei, ein Knopfdruck löst den codierten Komm her Ruf aus und und geht dann auf dauersenden damit der Robby dich finden kann.
Ein weiterer Tastendruck schaltet den Sender wieder aus (kann per Flipflop oder Controller erfolgen) wenn der Robby bei dir ist.
Der RFID Tag ist dann dafür das der Robby dir folgen kann.

Wenn der Rundruf ausgelöst wird nimmt der Robby das Signal über die Antenne mit Kugelcharakteristik auf. Der Servo beginnt sein Sichtfeld abzuschwenken.
Wenn beide Antennsignale einfach aufaddiert werden, gibt es einen Signalhub sobald die Richtantenne auf den Handsender zeigt.
Ein besseres Ergebniss gibt es wenn zwichen den Antennen umgeschaltet wird.
Bei einem normalen Servo sollte der Robby nach erkennen des Senders um 180° drehen, damit ermittelt werden kann ob der Sender vor oder hinter der Antenne liegt. (Vor der Antenne ist der Antennengewinn höher als dahinter)
Somit ist die Richtung des Senders Relativ zum Robby bekannt.
Jetzt sucht sich der Robby eine neue Position und peilt wieder den Sender an. So kann er eine Kreuzpeilung vornehmen und die Position des Senders feststellen.
Jetzt kommt kartieren und Route finden. Der Robby muß ja ggf. den Ausgang eines Raumes finden und einen Flur entlang. Dann noch durch die richtige Tür in den Zielraum. Wenn der Robby den falschen Raum betritt muss er anhand der Karte die Fehlerquote für den nächsten Versuch minimieren.
Wenn der RFID Tag-Finder das Tag im Sender erfasst, weis der Robby das er schon dicht dran ist. Durch stufenweise absenkung der Sendeleistung kann die Entfernung bis auf 20cm gemessen werden.

Mann kann dem 433MHz Sender auch verschiedene Befehle codieren wie bei einer Fernbedienung.
Mit entsprechenden Geräten (Greifarm am Robby und Flaschenspendender Kühlschrank) kann er Dir auch das Bier ins Wohnzimmer an den Fernseher bringen.

Das Ganze geht ohne Bildverarbeitung und aufwendige Reflektorhose.

Wenn Du schon einen neuen Reisepass hast, kannst Du dir sogar das RFID Tag sparen, ist da ja schon drin.

[Brainbug24]

WOW \:D/

das ist mal ein abgefahrener Vorschlag.
Ich könnte das ganze zwar nicht auf Anhieb nachbauen, aber das ist haargenau das was ich gesucht habe. O:)

Ich hoffe ich kann auf dich zurückgreifen wenn ich die Idee in die Tat umsetze.

Wie groß wird nach dieser Beschreibung der Sender werden? Ist er so klein das man ihn bequem mit sich führen kann?
Wie sieht es mit der Reichweite aus?

[i_make_it]

Also bei Conrad hat der Sender im Set: 130428 - 62
unter 10mW und wird mit 30m angegeben.
Meine Funkschalter aus dem Baumarkt kommen von vor der Haustür bis zur Terrasse. Das sind 15m mit vier Wänden dazwichen. Unser Nachbar stört machmal aus ca. 50m rein.

Mit entsprechender Antennentechnik denke ich 50m bis 100m sind wohl möglich ohne die Sendeleistung zu erhöhen. (was ja auch die Bauartzulassung erlöschen lassen würde)
Das Modul vomgroßen C ist schon für Controller geeignet, damit kann man also auch eine komplette Komunikation oder Telemetrieübertragung aufbauen.

RFID Tags gibt es mittlerweile ja fast überall. TAG Reader/Finder gibt es einige Artikel bei elektor bis hin zu fertigen Bauvorschlägen.
Der Handsender enthält die Batterie, das 433MHz Sendemodul, einen Microcontroller, ein RFID Tag und den Taster. Sollte alles in ein Gehäuse passen das für eine halbe Eurokarte platz hat und die Höhe für das Batteriefach.
4 St. AA oder eine 9V Monoblock sollten reichen.

Damit ist es auch gut handhabbar. Halt größer wie eine Zigarettenschachtel. Bei SMD auch kleiner. Mit SMD habe schon einen Sender mit 100m Reichweite in das Gehäuse einer 9V Monoblock bekommen und die Batterie fiel nur durch ein paar weniger mAh auf. ;-)

Die Antennentechnik ist vermutlich das Hauptproblem falls du kein Amateurfunker bist. der Rest ist recht einfach.

Am besten erst mal mit einem 433MHz set erste Tests machen und dann Schritt für Schritt mögliche Testfälle die im Einsatz auftreten können durchtesten.
Also erst mal eine störresistente Funkstrecke bauen und dann die Kugelantenne auf maximale Sendeleistung trimmen, soweit es der Gehäuseplatz zulässt.
Beim Empfänger kann man vermutlich mit Antennenverstärker und mehr Platz auch mehr rausholen.

Jetzt kommt die Empfangsantenne mit Richtwirkung dran.
Dazu als Träger am besten ein Servo und einen Servotester.
Wenn Du ein Oszi hast, kannst Du am besten Das Signal bewerten.

Ab diesem Punkt beginnt dann die Systemintegration in den Robby.

[Brainbug24]

Hab mir jetzt mal im Funkforum Hilfe geholt und hab da leider einen kleinen Dämpfer bekommen.
Die Idee mit der Richtantenne ist anscheinend auf so kurze Distanz nicht so gut.
Hab jetzt einen anderen Vorschlag mit einem Doppler-Peilsystem bekommen.

Hier ist der Link auf den anderen Beitrag. http://www.nobikom.de/wbb2/thread.php?threadid=5124
Hab dort auch mal eine kleine Präsentation vom Vorschlag mit dem RFID Online gelegt.

[i_make_it]

Tja die lieben Funker.
Da hat jemand zu engstirnig gedacht.
Bei Richtantenne war das geistige Bild wohl der Dipol wie er für terrestriches Fernsehen auf dem Dach steht.

Das ist zwar ein Link zum Thema Radar, aber das ist halt das Funkortungsverfahren schlechthin.
http://www.radartutorial.eu/03.linetheory/tl18.de.html

Generell suche mal unter "vier Quadranten Antenne"

Zur Antenne suche mal unter "Pringles Antenne" (Wurde zuerst nämlich aus einer Pringles Dose gebaut)

Die Formel für die Wellenlänge Lambda ist:
Lambda = Lichtgeschwindigkeit geteilt durch Frequenz.

Wobei die Lichtgeschwindigkeit mit 300Mm/s (Megameter pro Sekunde) angegeben wird. und die Frequenz in MHz (Megaherz)

Bei 433MHz gibt das eine Wellenlänge von 0,6928 Meter oder gut 69cm.

Für eine Antenne brauchst du mindestens eine Strecke von Lambda viertel.
Also 17,3cm.

Bei einem 2,4GHz Videosender wie z.B.: von Conrad Art.-Nr.117455 - 62
sind das zwar nur noch 3,125cm bei einer Lambdaviertel Antenne und 6,25 bei Lambda Halbe, aber bedenke jeder Fehler in der Antennenabmessung wirkt sich 5,5 mal größer aus als bei 433MHz.
So wird schnell aus einer Antenne in Resonanz, eine mit einer Dämpfung von über 90%.
Im GHz Bereich baue ich nur Antennen mit Drehbank und Fräsmaschine. und das mit geklemmten Führungen und Mikrometer Messuhr an den Achsen. Abgesehen davon das meine Messgeräte bei 1,5GHz aufhören und mit vorgeschalteten Frequenzteilern viele Fehler gar nicht mehr messbar sind, da das Signal ja schon konditioniert wurde.
Und der Preis zwichen einigen 10,-€ bei 433MHz und einigen 100,-€ bei 2,4GHz sprechen für sich selbst.

So zurück zur Antenne:
Da du vermutlich keinen Höhenrichtwinkel benötigst sondern nur einen Seitenrichtwinkel, reicht eine zwei Quadranten Antenne.
Der seitliche Öffnungswinkel muß recht schmal sein und der Senkrechte so groß daß der Robby dich auch noch aus 2 Meter Entfernung findet wenn der Handsender auf Gesichtshöhe gehalten wird.
Das gibt einen senkrechten Öffnungswinkel von gut 90°.
Alternativen sind aktive Spulenantennen diese würde ich aber eher für den RFID Tag-Finder vorsehen, da der sowieso eine aktive Antenne benötigt.
In dem Zusammenhang kannst du dich später noch schlau machen wie mann durch Lage von Spulen zueinander das Magnetfeld eine Vorzugsrichtung gibt und so auch eine gute Richtwirkung und Reichweitenerhöhung erzielt.

Die Antenne für die Find Aufgabe, ist auch mit zwei Quadranten im Prinzip schon eine Phased Array Antenne, halt nur eindimensional.

Damit solltest du jetzt einige Schlagwörter und grobes Hintergrundwissen haben, um dich gezielter in die Materie einzuarbeiten.

[Brainbug24]

Ok, so langsam komme ich ein bischen durcheinander.
Es ist also nicht der Dipol gemeint, sondern zum Orten sollte ich ein Radar benutzen!? Wenn ich unter "vier Quadranten Antenne" suche komme ich immer wieder zum Radar zurück.

Oder meinst du eine Mischung aus Radar und "Pringles Antenne"?
(Die Pringles Antenne ist ja ziemlich cool. Werde ich mir auf jeden Fall für meinen Router bastlen.)

Des Weiteren lese ich aus deinem Beitrag, dass ich mich für 433Mhz entschieden sollte, da hier anscheinend die Toleranzen größer sind und die ganze Anlage billiger ist. Stimmt das so?

Gruß
Brainbug

[i_make_it]

Ja es ist nicht der Dipol gemeint, denn der hat genau die Nachteile die dir die Funker schon beschrieben haben.

Nun Radar ist eine Technik keine eigene Strahlung. Und Radar ist die Technik für Funkortung, also kein Wunder das du immer wieder bei Radar landest.
Ob du nun aber mit 433MHz ein cm Wellen Radar baust, oder ob du ein mm Wellen Radar baust. beides sind Funkwellen also EM Strahlung.

Das einlesen ins Radar sollte dir helfen das notwendige Wissen anzueignen um auf der Grundlage was eigenes zu schaffen. Fange aber einfach an. Du wirst nicht auf Anhieb ein Gerät bauen können das mit dem Zielverfolgungsradar eines Kampfjets mithalten kann.

Die Pringelsantenne ist eine Hornantenne mit ausgeprägter Richtwirkung, für dein WLAN wird die dir nur was nützen wenn du zwei Router im Bridging Mode hast um die mögliche Distanz dazwichen zu vergrößern.
Du bündelst nur die Sendeleistung die sonst per Kugelcharakteristik in alle Richtungen abgestrahlt wird ein eine Richtung.
Somit bekommt der Rest des Raumvolumen nichts mehr ab und ist somit Funktechnisch tot was die Verbindung zum WLAN angeht.

Ja fange mit 433MHz an und baue dir damit deinen ersten Versuchsaufbau auf, wenn das alles funktioniert und du alle mögliche Szenarien fehlerfrei abdecken kannst, dann Baue das alles in einen echten Robby ein und entstöre alles.
Danach kannst du erste praktische Versuche machen und anhand der Ergebnisse sowohl die Hardware als auch die Software weiter optimieren.
Wenn du da alles rausgeholt hast und möchtest ein noch besseres Ergebniss, dann kannst du dir darüber Gedanken machen ob du nochmal viel Geld in die Hand nehmen möchtest und es mit 2,4GHz neu aufbauen willst.
Bis zu diesem Zeitpunkt hast du genug Wissen erworben, das eine durchgebrannte Empfangsstufe, die teuer ist und dich entsprechend frustet, nicht zu erwarten ist.
Da 433MHz ein besseres Durchdringungsvermögen von Wänden hat als 2,4MHz, denke ich das du schlußendlich dabei bleiben wirst.
Oder beides parallel aufbauen wirst.

Über kurz oder lang bleibt es bei Mobilrobotern ja sowieso nicht bei einem einzigen.

Ich selbst baue mir immer mal wieder zum Test welche aus Fichertechnik zusammen bevor ich das Design fest aufbaue.

Derzeit habe ich 2 MIT Rugwarior, davon einer komplett mechanisch umgebaut um einen größeren Träger zu haben.
Einen RP5, einen Selbstbau in Micromaus Bauweise der 10 KG tragen kann und meine Dauerbaustelle einer 8-beinigen Ameise.
Bei der habe ich so viele offene Punkte das ich immer wieder einzelne Probleme auf den anderen Plattformen teste.
Seit letztem Weihnachten halt eine Kommunikation mit 433MHz.
Da kam dann halt auch der Gedanke das sich darüber die Roboter orten können.

[Brainbug24]

Da ich gleichzeitig im Funkforum Hilfe gesucht und bekommen habe, verlinke ich hier mal meinen Thread, damit alle auf dem Stand bleiben können.
http://www.nobikom.de/wbb2/thread.php?postid=23104#post23104

Nicht das mir hier nicht geholfen wurde, ich freue mich über jeden Beitrag.
Vor allem i_make_it hat mir viele hilfreiche Tips gegeben.

Vielleicht kann man ja Forenübergreifend das Problem behandeln.

[i_make_it]

Ich sehe schon ich hatte mal wieder zu viele Wissensgebiete in einen Topf geworfen.
In meiner Idee steckt Hintergrundwissen aus RC Modellbau, CB-Funk, Radartechnik Lasertechnik und von Peilsendern und Abhörgeräten.

Die Lösung der Funkkollegen ist fast die Premiumlösung, war mir aber zu aufwändig.

2018-02-18 Bild gelöscht, da Limit für Bildanhänge erreicht. Platz wird benötigt um neue Bilder in Posts zu ermöglichen

Ich habe das Koordinatensystem in die Antenne gelegt, weshalb sich der Sender scheinbar bewegt wärend die Antenne relativ dazu still steht.
In der Praxis ist das egal beim Versuchsaufbau von Vorteil, da man so alle Änderungen durch sich bewegende Anschlußkabel ausschaltet.

Wie man am Diagramm für eine Antenne sieht, bekommt man abhängig vom Öffnungswinkel der Antenne, einen Winkelbereich in dem der Sender liegt, durch Mittelwertbildung wird der genaue Winkel errechnet.

Bei zwei Antennen wird erst die eine in Sichtlinie zum Sender gedreht und dann die andere,womit sich der gesammte Öffnungswinkel vergrößert, sich aber gleichzeitig durch das Differenzialsignal ein schmalerer Winkel für die Mittelwertbildung ergibt.

Also arbeiten die Hornantennen nicht um einen Antennengewinn zu erziehlen, sondern um die Antenne abzuschatten.

Ich habe einfach innen Pappstreifen ein geklebt und alles mit Graphitspray lackiert um so in den Antennen eine Strahlenfalle zu haben.
Ähnlich wie bei Stealth Oberflächen.

An den Antennenausgängen habe ich vorverstärker und je einen Bandpaß der den Frequenzhub der FM-Modulation durchlässt und Störsignale sonst blockt.
Der eigentliche Empfänger bekommt das Summensignal und kann anhand der Senderkennung (Auswertung durch Mikrocontroller) dann erkennen,das es auch der richtige Sender ist.
Daraus ergibt sich das bei positiver Senderkennung und einem Signal an einer der beiden Antennen schon eine Aussage gemacht werden kann ob der Sender weiter links oder rechts ist.
Der Grundgedanke ist halt der Mensch. Wirhaben zwei Ohren (akustische Antennen) die uns Stereohören ermöglichen und zwei Augen (optische Antennen) die uns Stereosehen ermöglichen. unseren Sensorbereich können wir erweitern indem wir den Kopfdrehen, oder wenn das nicht reicht drehen wir uns halt komplett.
Wir brauchen keine 4 Ohren oder 4 Augen um Signale aus jeder beliebigen Richtung zu orten.

Mein Ziel ist es später auf einem Sensorträger verschiedenste Sensoren unterzubringen. Also quasi einen Sensorkopf zu haben.

[pointhi]

Man könte vielleicht auch die GBS Technik Benutzen, indem man 3 Empfänger an unterschiedlichen Standorten aufstellt. Diese müssten dann aber mit einem Takt versorgt werden, der bei allen gleich ist. Wenn gesendet wird, kommt dass Funksignal mit leichten unterschieden bei den Empfängern an. Dise müsten dann die Daten an den Roboter senden. Diese Daten könten z.B eine Binäre Zahl sein, die bei allen Empfängern gleich ist, und sich schnell als die Funkfrequenz ändert. Das währe wohl auch dass größte Problem. Ich würde darum dass 27MHz Band empfehlen, weil es schnellere Micocontroller gibt. Dass gleiche müsste dann auch der Roboter machen, die Daten auswerten, und er weiß in einem 2Dimensionalen Feld, wo du dich ungefähr befindest. Dass alles ist aber nur eine Idee. Ich glaube, dass es bei dieser Idee noch einige hürden geben wird.

[i_make_it]

Mal abgesehen davon das die Genauigkeit von drei Zeitsignalsendern, deren Signal sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, doch schon ziemlich genau und synchon sein müssen. (Bei GPS wird das mit "einfachen" Atomuhren in den Satelitn gelöst)
Hat dieser Ansatz das problem des folgens nicht berücksichtigt.

Bei US Barken habe ich das schon mal versucht. die Barken hatten DCF77 Empfänger und gaben das Zeitsignal per US aus.
Der unterschied zwichen Lichtgeschwindigkeit und Schallgeschwindigkeit ist ausreichend um in einer Turnhalle eine passable Positioniergenauigkeit zu erhalten.
Die Barken waren in drei Ecken mit Dachlatten auf 3m Höhe befestigt.
Jede Barke hatte ihre eigene Frequenz (ich war zu faul ein entsprechendes Protokoll zu implementieren und habe so Datenkollisionen vermieden)
Genauigkeit war unter 25cm.