Navigation in der Wohnung

[Moppi]

Störobjekte, Winkeldrift und Fehlmessungen können das Ganze ziemlich durcheinander bringen.

Deswegen wollte ich wissen, ob es solche Ansätze woanders schon gibt, zum Nachvollziehen der Probleme, die dann in der Realität auftreten. Wollte mich etwas damit beschäftigen, während ich noch auf Teile warte.

Den Weg als Fahranweisungen? Oder als Streckenführung in Relation zur Umgebung (Abstände zu anderen Objekten)? ... eine Kombination aus Antriebswerten (zurückgelegte Strecke und Richtung) und Ultraschallmessungen.

So in etwa. Eine genaue Entscheidung habe ich da noch nicht getroffen. Mal sehen, was die Steuerung der Motoren so ergibt.

Und die Messungen sind nicht immer nur ein bisschen ungenau, so dass man sagen kann "Ich bin 20 cm zu weit rechts".

Das muss ich noch herausfinden. Die Probemessungen mit dem SRF05 waren sehr positiv, was die Genauigkeit angeht. Was die Reproduzierbarkeit angeht, habe ich noch keine Erfahrung. Deshalb will ich aber zunächst vier Sensoren fest installieren und eben keinen Motor zum Schwenken nur eines Sensors nehmen. Herauszufinden gilt es auf jeden Fall, in welchem Raster/welcher Auflösung die Orientierung stattfindet. Ob in einem Vielfachen von 10cm, von 25cm oder was anderem. Ich denke, bei Unterschreitung bestimmter Abstände die Auflösung zu ändern, könnte sinnvoll sein. Ob etwas 4m oder 2.5m entfernt ist dürfte nicht so wichtig sein, aber schon, ob etwas - im Bereich bis 1m - 2cm, 5cm oder 10cm entfernt ist.



MfG

[Holomino]

Vielleicht hilft hier eine Simulation?

[Gnom67]

Simulation ist schwierig, weil man ja die Abweichungen und Ungenauigkeiten simulieren müsste, von denen man eben nicht weiß, wie sie sich auswirken.

Ich denke nicht, dass größere Entfernungen vernachlässigbar sind. Wenn das Teil mitten im Raum steht, muss es doch auch wissen, wo es ist. Die Rastermethode fällt aus, wenn der Speicher knapp ist. Dann würde ich eher die Positionen der Mauern und Objekte speichern. Die Logik wird aber dann sicher nicht einfacher.

[Moppi]

Wenn das Teil mitten im Raum steht, muss es doch auch wissen, wo es ist.

Ich denke, das muss nicht zwangsweise so sein. Es würde genügen, den Pfad von dort aus, zu einem Ziel, verfolgen zu können, den es gelernt hat. Aus den gespeicherten Pfadinformationen könnte man eine Skizze der Räume (um den Pfad herum) erstellen und so könnte auch eine Positionsbestimmung möglich sein, wo auf dem Pfad sich das Teil befindet. Wenn zwei Punkte existieren, zwischen denen der Pfad liegt, dann wäre nur der Pfad bekannt und rückschließend die Position auf dem Pfad. Bildlich betrachtet würde das auf einer Karte keinen ganzen Raum ergeben, sondern ein Art Schlauch. Würde der Roboter den ganzen Raum abfahren müssen (z. Saugen) könnte man mehr Informationen für eine Karte erhalten, aus der dann auch die Räume erkennbar sein müssten. Würde ich aber einfach einen Raum von außen nach innen spiralförmig abfahren, bräuchte es wohl auch keine Karte zur Navigation.

[Holomino]

Simulation ist schwierig, weil man ja die Abweichungen und Ungenauigkeiten simulieren müsste, von denen man eben nicht weiß, wie sie sich auswirken.

https://www.roboternetz.de/community...e92#post648519

Deutlich einfacher, als mit den Unwägbarkeiten einer neugebauten Plattform auf Akkubetrieb im Originaltempo irgendetwas zustande bekommen zu wollen.

[Moppi]

Ich muss korrigieren:

Die Position im Pfad ist immer bekannt, da der Pfad abgefahren wird.

@Holomino

https://www.roboternetz.de/community...e92#post648519

was ist dort jetzt einfacher?


PS: Ich sollte noch anmerken, dass mich auch das Fahren nach Gelerntem interessiert. Schön ist, wenn es auf einem nodeMCU ausgeführt wird, dass man auch die Möglichkeit hat, die entstandenen Daten zu exportieren, um sie zu analysieren. Bislang mache ich so etwas nur, in einer einfacheren Version, mit einem ATmega328P, ohne die Daten einsehen zu können.

MfG

[Holomino]

was ist dort jetzt einfacher?

Den Zusammenhang zwischen
- Sensorfehler
- Sensorreichweite
- Anzahl der Sensoren (Winkelauflösung)
- Odometriefehlern
- Geschwindigkeit des Fahrzeuges
- Auflösung der Karte
- Dynamik der Umgebung

zu testen und zu begreifen.
Wenn Du schon in der Simulation keine stabile Navigation hinbekommst, dann brauchst Du es auch nicht zu bauen.

[Moppi]

Ich weiß nicht, was Du da hast. Ich sehe wohl ein Bild.
Aber ich finde es schon erstaunlich, dass Du das alles testen kannst! Was für ein Programm ist das?
Was für einen Programmcode gibst Du dort ein? Du müsstest ja den gesamten Ablauf simulieren können!? Oder kannst Du Dir eine Methodik aussuchen, die Du testest und baust es dann per Programm nach?

Wenn Du schon in der Simulation keine stabile Navigation hinbekommst, dann brauchst Du es auch nicht zu bauen.

Gibt es nicht so viel zu bauen. Ich werde die Motoren ansteuern und die Sensoren auslesen. Die Sensoren müssen angebaut werden, das nodeMCU mit der Treiberplatine auf das Chassis montiert werden. Vermutlich muss noch ein ATmega328P bestückt werden, weil ich die Sensoren alle darüber abfragen will, die Daten schicke ich vermutlich wieder per ser. Schnittstelle rüber. Die Kabelverbindungen noch herstellen. Akkus anschließen. DC/DC-Wandler dazwischen schalten - kann ich erstmal alles mit 5V betreiben. Oder ich nehme zunächst einfach die 5V-Powerbank. Das ist dann für mich wohl einfacher, die Zusammenhänge zu testen und zu begreifen.


MfG

[Gnom67]

Ich muss korrigieren:
Die Position im Pfad ist immer bekannt, da der Pfad abgefahren wird.

Wie kommst du zu der Aussage? Wenn du einen Pfad irgendwie definierst und dann VERSUCHST ihn abzufahren, ist die Position noch lange nicht bekannt. So genau lässt sich gar kein Gerät steuern (ohne irgendeine Referenz), dass es nicht nach mehr oder minder vielen Bewegungen zwischen den Punkten A und B (oder weiteren) zu Abweichungen kommt. Wenn es so einfach wäre, müsstest du ja gar keinen Aufwand machen. Dann würde die Bewegungsanweisung ja völlig reichen. 3m vor, 2m links, 1,5m vor, 2m rechts. Ziel erreicht. Aber so einfach ist es nicht. Es sei denn, du bist damit zufrieden, wenn du dem Roboter alle paar mal eine Korrektur per Hand verpassen musst. Dann bist du der Sensor, der die Referenz erfasst.
Wenn du es schaffst, wenigstens halbwegs in die Zielregion zu kommen oder regelmäßig an einer geeigneten Stelle vorbei zu fahren, kannst du vielleicht diese eine Stelle als Referenz nehmen. Wenn der Roboter an einer Raumecke vorbei kommt, könntest du ihn dort sozusagen kalibrieren. der Pfad soll genau 15 cm von den beiden Wänden der Raumecken entfernt verlaufen.Du misst die Entfernung zu den beiden Wänden und kannst dann die Position so korrigieren, dass der Roboter auf dem Sollpfad liegt. Wenn die Abweichungen sonst nicht erheblich sind, kannst du bei jeder Fahrt an dieser Stelle korrigieren, so dass sich die Abweichungen nicht über viele Fahrten aufsummieren. Das wäre aber ein noch recht wenig flexibles System.

[Moppi]

Wie kommst du zu der Aussage?

Es sollten Bewegungsmuster entstehen. Idealer Weise, wenn die Strecke in einem Stück angelernt wird, sollte auch nur ein Bewegungsmuster entstehen. Mit jeder Korrektur oder Änderung durch Anlernen entstehen neue Muster. Theoretisch kann man sich ein ideales Muster vorstellen, das also dem Pfad entspricht, bzw. bei Abarbeitung dem Pfad wiedergibt. Beim Anwenden des Musters ist bekannt, welche Position im Muster abgearbeitet wird. Weil jede Position, im Muster, nicht zufällig gewählt wird, sondern die beruht auf Abhängigkeiten, von Umgebungs- und Bewegungsparametern. Durch Bewegungsmuster lässt sich ein Rückschluss auf die Position im Raum ziehen, weil alle Bewegungen einen Bezug zum Raum haben.

Beispiel: Wenn ich ein Bewegungsmuster mit "drei Schritten" nach vorn trainiere und dieses Muster abarbeite, befinde ich mich am Anfang der Bewegung auf Position 0 und am Ende der Bewegung auf Position 3. Die Distanz wir durch "Schritt" definiert. Damit steht eine Position fest, auch wenn sie nur relativ angegeben werden kann und nicht genau ist. Wenn ich morgens aufwache und gehe in die Küche, kenne ich meine genaue Position im Raum (nach Koordinaten) auch nicht.
Abweichungen spielen keine große Rolle. Schlimmstenfalls führt es zur Desorientierung, ich habe mich dann verirrt.

Das wäre aber ein noch recht wenig flexibles System.

Was soll das System tun? Zielsetzung ist, von Punkt zu Punkt zu fahren, wobei dem Roboter der Weg gezeigt wird.

Ist beim Mensch genauso so. Entweder ich habe einen Plan, dann gehe ich nach dem von einem Raum zum andern, zielgerichtet. Oder ich folge einer anderen Person. Oder ich folge einer Wegbeschreibung. Habe ich vom Wohnzimmer aus dann die Toilette gefunden, kenne ich den Weg. Damit bin ich aber auch nur so flexibel, dass ich den Weg zur Toilette finde und zurück. Das Auffinden der übrigen Räume müsste ich erst noch lernen.

Nachtrag:

Das Verfahren könnte an der Menge benötigten Speichers, bzw. an der Verarbeitungsgeschwindigkeit, die mit der Datenmenge zunimmt, scheitern. Die Flexibilität ergibt sich aus der Menge gespeicherter Daten und deren Verarbeitung. Das bedeutet, zunächst ausprobieren und die einzelnen Eingabeparameter auf das Nötigste relativieren. Dann könnte ich die anfallende Datenmenge abschätzen. Durch Priorisieren der Eingabeparameter kann die weiter gering gehalten werden, dadurch steigt die Ausführungssicherheit; aber es sinkt die Flexibilität bezüglich der situativen Wiedererkennung (Ähnlichkeit).
Daher kann ich nur hoffen, dass 3MB Speicher und 80MHz eines nodeMCU, genügen. Nach meinen bisherigen Schätzungen könnte das knapp werden. Aber gut, letztens war ich beim Zahnarzt und musste mich etwas festlegen, wann ich da sein werde und ich habe dann - unter Vorbehalt einiger Minuten Abweichung - eine Zeit genannt; als ich dann angekommen war, hat sich gezeigt, dass das sehr sehr knapp war (was ich aber auch vorher aus dem Bauch heraus wusste), da ich praktisch auf die Minute da war (ca. 60s bis 80s früher).



MfG