aufwendiges Open Source Projekt

[Black Dragon]

Hallo zusammen,

wir sind drei Informatikstudenten(ferner jede Menge Leute, die uns unterstützen würden) und planen ein Open Source Projekt, womit der Schwerpunkt natürlich auf einer komplexen Programmierung liegen wird.
Unser Roboter soll erstmal zwei gegenüberliegende, durch Schrittmotoren angetriebene, Räder haben. Ferner soll es ein drittes frei bewegliches, nicht angetriebenes Rad geben. Praktisch so wie beim ER1 von Evolution, mit dem schon einige Erfahrung vorhanden ist.
Ferner kommen wahrscheinlich zwei Kameras drauf um Stereosicht zu ermöglichen, Akku und Rechner mit W-lan, USB.
Da schon Erfahrungen im selbst bauen von Motorsteuerungen vorhanden sind und notfalls noch ein Elektrotechniker-Vater, gehen wir davon aus, dass die Elektronik klappen wird.
Im Moment fragen wir uns wie wir das Fahrgestell(Ein besser Begriff fällt mir gerade nicht ein) herstellen sollen.
Ziel soll es sein, dass der Roboter möglichst genau gearbeitet wird. Dies betrifft die Positionen der Räder und der Kameras und vielleicht später der sonstigen Sensoren.
Ich denke es wird hier so ziemlich jedem klar sein, dass es bei der Bildverarbeitung praktisch ist, wenn man nach einem Fahrbefehl genau weiß wo die Kamera gelandet ist.
Ferner soll es möglich sein den Roboter zu reproduzieren, also genau nachzubauen.
Wir dachten an Plexiglas, doch ich sehe uns schon tagelang herum Feilen und Schmirgeln. Und ob dann ein genaues Duplikat gelingt ist auch fraglich.
Hätte vielleicht jemand einen Tipp für uns?

[logbuch]

Genau gearbeitete Bauteile die auch reproduzierbar sind, das geht am einfachsten, wnn ihr die CNC-Fräsen/Lasercutten lässt. Beim Lasercutten ist der Vorteil, dass die Teile nichtmehr nachbearbeitet werden müssen.

mfg logbuch

[pacer_one]

Du könntest einfach immer 2 Teile gleichzeitig fertigen.
Die Frage ist aber, wie genau muss es den werden und wo muss es genau sein? Welche Funktion des Roboters benötigt diese Genauigkeit.

Was soll der Roboter später machen? Ich nehme mal an autonom navigieren mit Hilfe seiner Stereo-Kamera. Warum dann aber Schrittmotoren, gibts dafür Gründe?

[Black Dragon]

@logbuch:
Wir haben auch drüber nachgedacht ob wir da jemanden kennen würden, der uns das fräsen könnte, leider ohne Erfolg.
Ich weiß zwar nicht wie viel das kosten würde, wenn wir uns an eine Firma wenden würden, doch letztendlich müssen wir das ja von unserem BAFöG/Nebenjobs bezahlen und es summiert sich.
Vielleicht bauen wir unseren ersten Versuch einfach auf Holz.

@pacer_one:
Also die angetriebenen Räder sollten parallel sein und der Abstand zwischen ihnen, sowie die Mitte, bekannt(besser natürlich vorbestimmt). Dann sollen Positionen der Kameras bezüglich den Rädern und zueinander genau bestimmt werden.
Schrittmotoren sollen genutzt werden damit die Fahrbefehle richtig umgesetzt werden z.B. "fahre 4 Meter gerade aus"(und zwar wirklich gerade) oder "drehe 90° nach Links". So soll auch die relative Position möglichst genau für die Bildverarbeitung bestimmt werden.

Klar ist nichts perfekt, deswegen muss so ein Roboter auch kalibriert werden. Doch das sollte sich in Grenzen halten.
Also den ER1(1,8° Schritte), den kann man ohne regelmäßig zu kalibrieren folgende Strecke fahren lassen(Maße geschätzt, ich hatte da nur zugesehen): 5m geradeaus, 90° links, 2m geradeaus, 90° links, 5m geradeaus, 90° links, 2m geradeaus, 90° links. Und das Teil steht am Ende nur wenige cm von seiner Startposition entfernt.

[kyodai]

Hi,

du hast es mit "möglichst genau" schon ganz gut getroffen. Wenn du nämlich anhand der radposition messen möchtest ist genau das der Knackpunkt.


Hier hat sich gerade ein andere Forenuser monatelang damit abgemüht, denn er hatte es sich zur AUfgabe gesetzt den Roboter zum kartografieren des Raumes zu verwenden. Er hatte die ursprünglichen Räder verworfen und dann auf Präzisionsarbeit gesetzt. Ach was rede ich da, schau es dir doch mal selber an, er hat nicht nur eine sehr exakte beschreibung des Aufbaus und der Platinen bereitgestellt, sondern auch den Sourcecode der pfiffigen Raumberechnung gleich mitgeliefert. ich bin mir sicher daß die das helfen wird.

https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=52226

[homedom]

Hi,
also mit Bildbearbeitung etc kann ich noch nicht dienen, aber ich glaub da seit ihr die Experten drin. Wie soll der Roboter denn aussehen? Und warum muss er dupliziert werden können? Serienproduktion?
Das mit dem genau ist so ne Sache. kyodai hat ja grad auf mein Projekt verlingt. Also mit Schrittmotoren seit ihr denk ich mal gut bedient. Jetzt kommt es darauf an, dass der Radius den die Räder einschließen (hoff man versteht was ich mein) und der Radius der Räder selbst so berechnet wird, dass man mit einer bestimmten Anzahl an Schritten eine genau definierte Strecke zurücklegt. Wenn ihr euch meine Doku anschaut wisst ihr denk ich was ich mein. Vlt kannst du dich ja mal mit mir in Verbindung setzten wegen des Chassis. Besitz eine CNC-Fräse. Bin zwar noch nich der Profi im CAD/CAM, aber ich sammel immer mehr Erfahrung darin.
gruß, homedom

[Gert11]

Hi Black Dragon,

Fräskapazität zum "Selbstkostenpreis" könnten wir zu Verfügung stellen (Großraum Köln Bonn) !
Was mich interessiert: Was habt ihr bisher konkret zur Bildverarbeitung, da ich in dieser Richtung auch weitermachen möchte?
Gruß Gert

[Black Dragon]

@kyodai: Danke nochmal für den Verweis. Das Forum ist schon sehr voll, ich konnte bisher die meisten Projekte überfliegen, so hatte ich bereits die Bilder gesehen, doch die Ausarbeitung übersehen.

@homedom: Die Idee ist es, dass sich möglichst viele Leute unseren Roboter nachbauen können(einschließlich uns selbst, wenn mal was Geld über ist), nur so kann das Projekt anwachsen. Einer für alle reicht nun mal nicht. Wobei es natürlich immer noch fraglich ist wie oft der erste Versuch dupliziert wird, denn es werden sich schnell Verbesserungen finden.
Schon mal Vielen Dank für dein Angebot, wir werden dich bestimmt schon bald mit Fragen löchern.

@Gert11:
Auch dir Danke.
An Bildverarbeitung haben wir an sich nichts eigenes. Dafür haben wir durch die UNI jede Menge Erfahrungen in dem Bereicht, bzw. einschlägig bekannten und vielmals offen implementierten Algorithmen gesammelt(durch Anwenden sogar). Eigenes in Richtung Bildverarbeitung habe ich zwar auch schon am Fraunhofer Institut entwickelt, doch für unsere Zwecke nicht nutzbar. Jedoch recherchieren ich seit längerem für ein Diplomarbeitsthema in Richtung Modellbildung/Bildverarbeitung. Wenn es nach mir geht, wird es wohl viel mit SLAM zutun haben. z.B. http://www.youtube.com/watch?v=uXqDA...eature=related Hier wird keine stereo Kamera genutzt, die Kamera ist frei beweglich, wird teilweise unruhig geführt, es stehen keine weiten Daten zur Verfügung und es ist RealTime. So einen Ansatz kann man natürlich leicht mit der Odometry eines Roboters fusionieren um bessere Ergebnisse zu erhalten.
Letztendlich sind wir gerade erstmal beim Planen, immerhin braucht das Projekt eine Struktur, praktisch eine API. Nach der Bildverarbeitung soll es natürlich weitergehen, dann geht es um Entscheidungsfindung und Planung. In der Hinsicht haben wir schon einiges gemacht.

[kyodai]

Die Frage ist was genau du erreichen willst. Ich dachte erst bei Bildbearbeitung daß du einfach nur ein paar pics zur Unterhaltung sammeln willst.

Wenn es dir rein um SLAM geht - also erstellen einer map und definition der Position des Roboters in dieser, dann sollte dir homedoms ansatz an sich schon langen, denn er hat ja bereits praktisch bewiesen daß die Kartographie mit seinem Aufbau schon erstaunlich exakt möglich ist.


Hier geschieht die Kartografie einfach über "abrollen", also exakte Messung der Bewegung des Roboters. Hierbei brauchst du weder Bildbearbeitung noch eine Kamera.

Das Youtube Video zu dem du verlinkt hast zeigt einen anderen Ansatz mit gleichem Ziel, hier ist der Fokus aber in der Veränderung der Bilddaten und berechnen der Bewegung anhand von Fixpunkten im Bild. Beide Ansätze sind sicherlich pfiffig und realisierbar, aber meiner EInschätzung nach ist die methode mit der "Erkennung von markanten Punkten" im Bild" sehr viel fehleranfälliger. Ich habe mit ähnlichen techniken experimentiert um bewegung im Bild zu erkennen und das ganze funktioniert toll mit einer festinstallierten kamera innen, aber außen bei Wind und in der Bewegung ist es unmöglich, da die Bilddaten sich zu unerwartet ändern. Am schluß war die Software schon wirklich sehr gut, aber jeder Windhach der die Äste eines Baumes leicht bewegen lässt macht die Daten total kaputt und jedes Grad neigung ebenfalls. Es ist sicherlich möglich was die Studenten da in dem Youtube Video vorhaben, aber in der Praxis wird es sicherlich schwierig mit der Methode, schon in der Dämmerung oder bei flackerndem Licht fängt die Methode total an zu spinnen.Der Ansatz von Hoedom ist sicherlich auch nur sehr bedingt für unebenes terrain draußen zu gebrauchen aber meienr Meinung nach sehr viel unaufwändiger, fehlerunanfälliger, preiswerter und leichter zu realisieren.

Vielleicht gibt es aber noch mehr wege und möglichkeiten zum Ziel zu kommen. Vielleicht ist es sogra möglich beide technologien zu kombinieren - aber das bedeutet natürtlich noch mehr Aufwand.


bevor du jetzt schon 100 cnc gefräste Bodies bestellst - Tip aus der Praxis - Erst einmal einen funktionierenden "Proof of concept" bauen, dann viele Leute mit den ersten Prototypen testen lassen und die verbesserungsvorschläge in version 2.0 einfließen lasssen, testen und dann version 2.0 in Massen produzieren lassen. Ansonsten kann es passieren daß du am Ende bemerkst daß dein 1000 mal hergestellter Body eiegntlich etwas anders sein müßte um optimal zu funktionieren und dann wandelt es sich in Frickel-ware.

[Black Dragon]

Wie schon erwähnt es soll später auch um "Entscheidungsfindung und Planung" gehen. Auch sollen später mal mehrere Roboter miteinander interagieren(globale Planung). Es ist nicht ohne weiteres möglich größere Räumlichkeiten(oder bei so einer Türschwelle wie ich sie zwischen Flur und Wohnzimmer habe) allein durch Odometry abzutasten, die Lokalisierung muss laufend korrigiert werden.
Das youtube-Video ist gewiss von keine Studenten mehr, gibt zwei Gruppen, die es im bereich von SLAM soweit gebracht haben und soweit ich weiß haben schon alle ihren Dr. die publizieren. Es ist nun mal der aktuelle Stand der Technik. Es geht hier ja auch schon um Objekterkennung und genau das würde mich sehr interessieren.
Wenn man außer Hause ist, dann kommt man mit SIFT in einer Großstadt gut klar.
Letztendlich möchten wir ja etwas komplexes machen und Kameras sind der Stand der Technik(auch wenn andere Sensoren natürlich ihre Berechtigung nicht verlieren). Gutes 3D mapping, mit Objekterkennung, geht nur mit Kameras und wie man an dem Video sieht, ist selbst der fahrende Roboter nicht so wichtig.
Wir möchten auch nicht ohne Ende Roboter bauen, ist für uns ja eher Mittel zum Zweck(wobei das Hardware nahe Arbeiten uns auch interessiert, da dies in der UNI zu kurz kommt). Ein einziger, jedoch genau gearbeiteter und mit der Option auf Vervielfältigung reicht uns für den Anfang.