Indoor Navigation- wie macht Ihr das?

[Robotniks]

Hallo zusammen,

ich mache mir seit Wochen Gedanken wie man eine gute und günstige Roboternavigation (Point to Point) innerhalb der Wohnung realisieren könnte.
Mit Odometrie habe ich bereits sehr viele Versuche gemacht, aber der Aufwand für eine genaue Odometrie mit Rekalibrierung ist enorm...
Ideal wäre es, dass ganze über eine Webcam zu realisieren z.B. mit Optical Flow und OpenCV/EmguCV...
Oder über eine IMU... ???

Ein paar interessante Ansätze habe ich gefunden:

- RoboRealm www.roborealm.com
- http://www.roborealm.com/help/AVM_Navigator.php
- http://edv-detail.narod.ru/Library_A...imple_NET.html
- http://www.youtube.com/watch?v=qRrMHaO6NpE
- http://www.hessmer.org/blog/2010/08/...sual-odometry/

Was meint Ihr dazu?
Wie mach Ihr das und vor allem auch Raumübergreifend?


Grüße Ulli

[lumi]

Ich würde das mit Infrarotbaken machen, das haben wir mit unseren Schwarmrobotern vor. Der Vorteil liegt in den geringen Kosten und der punktgenauen Navigation. Entweder steuerst du mit dem Roboter nur die entsprechenden Bake an oder etwas komplizierter versuchst du die Position des Roboters über Triangulation zu bestimmen (Mehrere Baken notwendig).

[JoeM1978]

Wie mach Ihr das und vor allem auch Raumübergreifend?

Das ist wohl der springende Punkt.
Kaum jemand hat lust seine ganze wohnung mit Navigationsbaken zu pflastern.

Ich spiele auch schon mit diesem "Gedanken" der Navigation...
Wobei ich eher dazu tendiere einen Rechner per die Navigation machen zu lassen.

Daten der Sensoren an den Rechner übermitteln, der daraus eine 2D-Karte erstellt.
Sozusagen ein Grundriss der Umgebung.

Aber wie genau man das umsetzen möchte ist stark von den Rahmenbedingungen abhängig.

[lumi]

...Kaum jemand hat lust seine ganze wohnung mit Navigationsbaken zu pflastern...

Das ist kein zupflastern, denn eine Bake pro Raum genügt ja...je nachdem wie genau man navigieren will

Ich spiele auch schon mit diesem "Gedanken" der Navigation...
Wobei ich eher dazu tendiere einen Rechner per die Navigation machen zu lassen.

Daten der Sensoren an den Rechner übermitteln, der daraus eine 2D-Karte erstellt.
Sozusagen ein Grundriss der Umgebung.

Das wäre eine recht genaue Navigationslösung, nur muss man auch sehen, dass man dafür die nötigen Sensoren braucht und einen Computer extra für die Navigation lauufen zu lassen stelle ich mir auch recht ausschweifend vor. Eine Bake mit einer festen ID braucht nur wenig Strom und kann über Batterie laufen. Außerdem kann man die ganz billig aufbauen.

[JoeM1978]

und einen Computer extra für die Navigation lauufen zu lassen stelle ich mir auch recht ausschweifend vor

... Das ist der Punkt, der mich noch daran hindert es so zu machen.

Ich hätte noch ein PDA hier liegen... allerdings ist meine Erfahrung im programmieren von WinMobile-anwendungen bei 0...

Meine überlegung war auch schon ein EEprom als Speicher anzuhängen und den Grundriss, den die Sensoren ermitteln, als Array darin abzulegen.
Ein Bild ist ja im Prinzip nichts anderes. Der Haken daran ist, das bei jeder Änderung wieder geschrieben werden muss
und das EEprom dann leider recht schnell den Geist aufgibt.

Die lösung ohne Baken würde ich deshalb vorziehen, weil Sensoren, die am Rob. verbaut sind immer nützlicher sind als feststehendes Zubehör.
Und genaugenommen braucht man "nur" 2 Gabellichtschranken oder Drehgeber für die Räder und noch 3 oder besser 4 Abstandssensoren
(z.B. Ultraschall). Der ganze rest ist Rechenarbeit.
Hat man genug Geld zur Verfügung kann man auch nen Laserscanner nehmen.

Eher ins gewicht fällt da die komunikation... soll der PC/Netbook nicht am Rob. montiert sein muss Funkübertragung her.
... und eben wie du bereits sagtest ein PC, der das alles regelt.
Da der PC in meinem Fall ohnehin hier steht kann ich die kosten der Sensoren und Funkmodule noch ganz gut überschauen.

Will man das ganze zu ende bringen muss man dann noch mit einrechnen, das ein Atmega8 kaum das alles bewältigen kann.
Schliesslich soll der Rob. nicht nur kriechen.
Also entweder auf was grösseres umsteigen... oder die Aufgabenbereiche auf mehrere Module aufteilen.

Das alles ist aber nur meine Auffassung von Navigation....
Den einsatz von Kamera&Co würde ich selbst nicht anwenden für meine Projekte.
Weil ich mir zum einen die Auswertung von Bilddaten sehr aufwendig vorstelle...
Sicher kann mat mit Cam oder Kinect auch gut Navigieren.

Übrigens... Soll der Rob. innerhalb der Wohnung direkt zu einem bestimmten Punkt geschickt werden
muss so oder so ein Grundriss oder ein "Wegeplan" hinterlegt sein oder erstellt werden ... und es muss vermutlich innerhalb dieses "plans"
mindestens ein Punkt mittels koordinate festgelegt sein... egal wie navigiert wird.

Hier ein kleines Video wo mit wenig aufwand und sensorik am PC eine "karte" erstellt wird.
Leider kann man anhand der ungenauigkeit deutlich sehen, das der Kollege wohl schwierigkeiten mit der Auflösung der Radsensoren hat. *gg

[lumi]

Warum so kompliziert. Eine Bake kannst du für weniger als 3 Euro bauen. In jeden Raum eine Bake mit einer ID und der Roboter bekommt einen, zwei oder drei TSOP1838B.
Dann sucht der Roboter eben nach der Bake mit der ID, welche er ansteuern soll. Den Weg zurück findet er ja anhand der ID's der vorhergehenden Baken, sozusagen, "gehe immer wieder zurück zur Ladestation bei Bake 0, wenn du deine Aufgabe bei Bake x erfüllt hast"

Bild im Anhang, wie das Ganze aussehen könnte. Kein PC nötig, keine komplizierten Berechnungen, keine Karte, nur nach dem Infrarotsignal suchen.
Ich selbst habe noch keine solche Ausfstellung gebaut, wir haben aber das System an unseren Swarmrobotern im Einsatz, die sich gegenseitig folgen (die höhere ID führt und die niedrigeren folgen).

[JoeM1978]

kompliziert desshalb weil Infrarot nicht durch Wände dringt und der Roboter kaum selbst erkennt wo er durch welche Tür muss.

Also muss man ihn entweder
1. selbst eine Karte erstellen lassen oder
2. eine Karte der befahrbaren Wege vorgeben, oder
3. er sucht sich seinen Weg durch die Wohnung per Zufallsprinzip

Stell ich mir lustig vor, wenn der Roboterschwarm 1m vor der Ziel-Bake wieder umdreht
weil ein Stuhlbein im weg ist und die ganze Mannschaft wieder (umsonst) 5 Runden durch die Wohnung marschiert.

[lumi]

Ja klar hat IR einige Einschränkungen. Aber wenn man es richtig angeht, dann hat es auch Vorteile, die nicht wegzuwischen sind.

Ich möchte dich nicht "überreden" sondern nur alle Fakten klar machen. Die Navigation kann ja so ausfallen, dass man mit 2 Empfängeren am Roboter misst, ob sich eine Bake im Rücken und eine vor dem Roboter befindet. Dann navigiert man anhand der ID in die richtige Richtung. Ein Stuhlbein kann durchaus im Weg sein, aber nach dem Umfahren des Hindernisses findet der Roboter die Bake recht schnell wieder (max. eine 360°-Umdrehung)

Eine gewisse Routine (Karte) kann man ja fest einprogrammieren, sozusagen Bake 0 im Rücken und Bake 1 in Front bedeuted, dass ich Raum 0 verlasse. Danach wird nach Bake 2 gesucht und das Spiel geht von vorn los.
Es kommt ja darauf an, wie genau die Navigation sein muss, direkt auf die Bake zuzufahren, dort anzukommen und was dann? Auf jeden Fall muss an der Position einer jeden Bake der Roboter die nächste oder die vorherige Bake sehen können, um Entscheidungen über die Richtung treffen zu können.

[JoeM1978]

Mit Baken ist es eben das Problem, das der Rob entweder sichtkontakt haben muss... also den direkten Weg fährt (+- kleine Hindernisse)...
oder wenn er keinen Sichtkontakt hat, muss er sich dann trotzdem Autonom über die vorhandene Sensorik seinen weg suchen.

Habe ich also den Roboter sowieso mit den Sensoren ausgestattet kann ich die doch genausogut zum erstellen einer Karte nutzen.
Die Frage ist dann eben... möchte ich die Karte an einen Computer übermittel (onboard oder per Funk)...
oder behalt ich die Karte "nur" in einem Speicher im Roboter.

Die ermittelten Sensordaten nur fürs stupide Hinderniss erkennen zu verwenden und danach zu verwerfen wäre
an sich Verschwendung und hat meiner Ansicht nach kaum was mit Navigation zu tun.

Hab ich die möglichkeit dem Rob. vorgegebene Fahrwege einzugeben (Grundrissskizze z.B.) ist eine Lösung mit Baken sicher das einfachste.
... es ist eben sehr von den bedingungen abhängig, wie die Räumlichkeiten sind.
Ob es immer die selbe Wohnung ist z.b. ... oder ob ich ihn "irgendwo an einem unbekannten Ort" aussetze.

[lumi]

Ja, das ist eine Möglichkeit und wie schon geschrieben, ich will dir ja nix einreden
Warum speicherst du die Daten der Umgebung nicht auf einer SD-Karte, wenn du um den EEprom besorgt bist?
Meine Sorge ist nur, dass alles zunichte gemacht wqird, falls die Räder mal durchdrehen und dadurch die Encoder-Daten unbrauchbar werden. Vielleicht kann man für jeden Raum ein bestimmtes MUster einprogrammieren, das als Referenz genommen werden kann.