Roboter um bestimmten Winkel drehen lassen - Sensor gesucht

[TBA789]

Hallo,

ich habe einen Roboter auf der Basis einer runden Grundplatte aufgebaut. Derzeit lasse ich ihn durch Zeitvorgaben um bestimmte Winkel auf der Stelle drehen, funktioniert an sich ganz gut, aber je nach Untergrund gibts teilweise heftige Abweichungen.
Mit den elektrischen Kompassmodulen wird es laut em was ich so im Internet gelesen habe in geschlossenen Räumlichkeiten kaum realisieren lassen. Ich selbst bin derzeit am schauen in wie weit nen Gyroskop in Frage kommt um diese Aufgabe zu lösen.

Hat bereits jmd Erfahrungen mit Sensoren gemacht die für dieses Problem in Frage kommen? Einsatz vorwiegend in geschlossenen Räumlichkeiten, womit GPS verfahren nahezu ausgeschlossen sind.

Für Tipps wäre ich dankbar....

GRuß Tobias

[rockin_santa]

Ich würde Radencoder verwenden, z.B.:
http://www.rn-wissen.de/index.php/CNY70

Aus Radabstand, Radumpfang und Drehwinkel kannst Du definierte Strecken auf dem Drehkreis fahren. Solange die Auflösung hoch ist und der Bot kein Schlupf hat, sollte es sehr genau sein.

Gruß

rockin_santa

[TBA789]

Der Einsatz von Rad-Encodern kam mir auch schon in den Sinn, nur hab ich da halt bedenken wegen dem Schlupf in hinblick auf die verschiedenartigen Untergründe...

[oberallgeier]

... Rad-Encodern ... bedenken wegen dem Schlupf ... verschiedenartigen Untergründe ...

Deine Bedenken sind richtig. Ich bin auch immer recht gut damit gefahren, Möglichkeiten der Gattung "sollte es (sehr genau) sein" eher skeptisch gegenüber zu stehen.

Mit Encodern und Fahrten auf eher gleichen Oberflächen (z.B. Melamin) habe ich recht gute Erfahrungen gemacht und befriedigend genaue, reproduzierbare Ergebnisse bekommen. Liegt ein bisschen auch an der Optimierung der Antriebssoftware. Der Vorteil der encodergestützten Odometrie ist die einfache Lösung. WENN in (Wohn-) Räumen gefahren wird UND auf gute Traktion der Räder geachtet wird, sind die Ergebnisse nicht gravierend unterschiedlich. Schließlich dürften Fahrbahnen in Hochflor und auf spiegelglatten Keramikfliesen eher die Ausnahme sein.

Präzise Orientierung im Raum bei beliebigen Routen setzt aber eine Positionsmessung über Baken o.ä. wie z.B. Abstandsmessung von bekannten Objekten und evtl. zusätzlich eine Kartierung voraus. Das Thema Baken, Navigation in unbekannter Umgebung und Kartierung ist hier verschiedentlich gut abgehandelt, da gibt die Suchfunktion einiges her.

[TBA789]

Eine gezielte Orientierung ist derzeit noch nicht geplant lediglich optimierte Fahrverhalten. Das mit der Kartierung ist dennoch ne gute Idee, müsste ich mir mal Gedanken machen wie ich das vernünftig umsetzen könnte und vorallem was ich als Referenzpunkte nehmen kann.

Bin vor kurzem auf diese IR Beacon Transceiver Pair von Pololu gestoßen. Damit lässt sich eine Referenzposition erzeugen und der Roboter kann seine Orientierung bzgl. der Referenzposition noch ansatzweise ermitteln. Nachteil ist halt die mangelnde Genauigkeit, dient letzlich ja nur einer groben Orientierung und nicht exakt dem was ich vor hab.

Mit weichen Gummireifen sollte man eigentlich ausreichende Traktion auf den gängigen Bodenbelägen haben um mittels Encodern die Drehung zu ermitteln. Einzig die Auslastung des MC müsst ich da im Auge behalten oder gleich nen 2.MC der sich um Motoren und Servos kümmert, weil der jetzige Controller ist am Ende seiner Zeit äähmmm Timer

@oberallgeier: Das mit den vielen Bedenken bei technischen realisierungen ist so ne Eigenart von mir, die aber als angehender Ingenieur mitunter berechtigt sind. Nicht alles einfach hinnehmen, erst ergründen und dann mit Verstand und Bedacht umsetzen.

[rockin_santa]

Kann die Reibung an den Rädern erhöht werden?

Theoretisch sollte ein Kompassmodul gehen, es muss halt vor der Drehung am jeweiligen Ort einmal gemessen werden, wie dort das Magnetfeld ist. Ich weiß allerdings nicht, ob es in Wohnungen durch elektrische Geräte zu Änderungen im Magnetfeld kommt.

Unter bestimmten Vorraussetzungen und viel Aufwand können auch optische Maussensoren verwendet werden.

[TBA789]

Kann die Reibung an den Rädern erhöht werden?

Ich mein Gummireifen mit sehr weicher Mischung sind schon recht gut im Grip, zusätzlich halt schauen dass auf der Antriebsräden vlt sogar der Schwerpunkt liegt. Somit können die Räder weniger durchdrehen.

...am jeweiligen Ort einmal gemessen werden, wie dort das Magnetfeld ist ... ob es in Wohnungen durch elektrische Geräte zu Änderungen im Magnetfeld kommt

Also ich hab nen Magnetfeldsensor zur Hand, der schlägt hier aus wie verrückt. Dafür sind in normalen Wohnungen zu viele elektrische Geräte die Störungen verursachen. Einzig im Badezimmer misst er nahezu konstant gleiche Werte, weil sich dort nahezu keine elektrischen Gerätschaften befinden.

Derzeit tendiere ich dann doch eher zu der Lösung mit den Encodern, hab auch nen Motor mit integrierten Encoder bereits ins Auge gefasst -> Krause-Robotik

Aber mit nem Maussensor werd ich mich wohl nachher etwas näher beschäftigen, muss nur ne passende Maus zum Ausschlachten finden

[oberallgeier]

... IR Beacon Transceiver Pair von Pololu ...

Die Dingelchen aus dem Land der begrenzten Möglichkeiten sind chic und ich bin ein paar Mal unangenehm über schlechte oder lückenhafte Dokumentation gestolpert. Die Navigation über vier (vermutlich) SFH5110, die jeweils einen Winkel von ± 45° abdecken (Bezug Horizontal Directivity φx ca. 0,5) ist schon etwas grob. So etwas würde ich selbst entwerfen und bauen - dann lernt man immerhin dazu. Mit diesen IR-Empfängern hatte ich Abstandsfühler gebaut, mit denen ich Absturzkanten und Hindernisse detektieren konnte - bei mir war das eben nicht zur Navigation.

Eine gezielte Orientierung ... noch nicht geplant lediglich optimierte Fahrverhalten ...

Selbst bei sehr geringen Anfahr- und Querbeschleunigungen hatte ich bei Testfahrten zu meiner Odometrie Versatz festgestellt. Da muss man aber schon recht genau hinsehen und pingelig sein. Mein Fazit war: ohne saubere Regelung geht nix. Es sei denn, dass die Navigation genauer und vermutlich auch mit hoher Frequenz läuft und daher die Genauigkeit ins System bringt.

Verbesserungen im Grip hatte ich bei meinem WALL R machen müssen, siehe hier, nach dem dritten Bild, ab "... Verzögerungen gabs massenhaft ...".

Edit: ich meinte oben die horizontale Richtcharakteristik. Sorry für den Schreibfehler.

[TBA789]

Das Teil von Pololu würd ich auch versuch selbst zu bauen, ist günstiger und wie du bereits sagst, man lernt was dabei.

Hinsichtlich der Regelgung der Motore werd ich dann wohl einen 2. MC hinzupacken, der rein für diese Aufgaben da ist.

Schonmal Dank bis hierhin für die guten Ideen und die sehr fruchtbare Diskussion

[Bayho144]

Hi, Tobias,

Kompassmodulen...

Ich habe eine ähnliche Aufgabe zu lösen - und denke an eine LED an der Zimmerdecke mit einem rotierenden Polarisationsfilter.

Ein Fototransistor auf dem Roboter, der durch ein Polfilter nach oben schaut, erlebt pro Rotation "nur" zwei Dunkelstellen.
Synchronisation über Pulsmodulation des Lichts.

Ich wundere mich, von sowas noch nicht gelesen zu haben. Hat jemand einen Hinweis?

Danke!

W. Horn