Hallo liebes Forum!
Ich hänge schon den ganzen Vormittag an einem Problem und finde keinen
Lösungsansatz da mir etwas das Wissen als Biologe fehlt.
Mein Problem:
Nehmen wir an ich habe eine Maus die eine kleine Weste trägt samt all
der Elektronik (weniger als 3 g schwer) die ich versuche hier durch Euch
zu ermitteln.
Ich würde gerne die Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung des
Tieres ermitteln. Das Tier soll lernen Schokopops (mmmmmhh lecker!) in
einem 3D Labyrinth zu finden. Ich möchte zeigen, dass eien artgerechte
Haltung (Spielzeug, Erde zum Graben, sozialer Kontakt etc.) nicht nur
das Wohlbefinden des Tieres verbessert, sondern eben auch die cognitive
Leistungen.
An der Weste können sehr dünne Kabel (bsp. Kabel aus 200 µm
Kupfelackdraht konfektioniert) befestigt werden. Das Tier kann sich
mühelos drehen da ein Schleifring mit 20 Kanälen etwaige Drehungen des
Kabels ausgleicht - ein XY stage der den Schleifring über das Labyrint
bewegt ist ebefalls vorhanden, sodass das Kabel auch nicht an Ecken
hängenbleibt. Später wird das System evtl. wireless wenns denn klappt
oder die Lösung des Problems diese sowieso mitsich bringt.
Nun die Frage: Wie macht man das?
Meine Überlegungen soweit:
(A) Video Tracking wäre natürlich einfach und man bräuchte gar keine
Elektronik - aber wenn das Tier in einem 3D labyrinth herumläuft ist es
quasi NIE gleichzeitig von allen drei Seiten zu sehen und die zeitliche
Auflösung ist schlecht im Vergleich zum rechnerischen Aufwand und den
Datenmengen.
(B) Accelerometer + Gyroscope Kombination. Scheint sehr gut zu
funktionieren soweit ich weiß. Alerderings sind 3D Gyroskope teuer,
schwer und groß 2x2cm! 500€. Der Bezugspunkt wäre die
Start-/Ausgangsposition des Tieres.
(C) Systeme a'la GPS, d.h. idealerweise drei Bezugspunkte/Empfänger und
ein Signalgeber der sei es Infrarotlichtpulse, Schall (Mäuse hören
locker 50kHz, und alle Ultraschallsender haben Interferenzfrequenzen in
deren hörbarem Bereich - vielleicht die Topklasse mal abgesehen), oder
Radiosignale. All diese Methoden haben einen großen Nachteil bei
Distanzen kleiner 1 m sind die Differenzen in den Zeitintervallen beim
Auftreffen des Signals im µs bis ps Bereich was Messen schwierig macht.
Vielleicht fällt Euch was ein.
Danke schon mal.
Grüße,
Bernd
P.S. Bitte verkneift Euch Diskussionen zu Tierversuchen - was ich hier
mache hat GAR nichts mit einem Tierversuch per Gesetz zu tun und gehört
sicherlich zu den Top10 der harmlosesten Sachen die gerade in diesem
Moment in Dt. an Tieren zu Forschungszwecken gemacht werden.
Moin Bernd,
anstatt die Maus mit Elektronik vollzustopfen, würde ich das Labyrint an
sich mit Sensoren bestücken. Eine Lichtschranken bei den Abzweigungen.
Damit kannst du die Route der Maus verfolgen, analysieren wielange in
welchem Gang sie war, und die Maus ist unbeeinflusst durch das
Zusatzgewicht
Gruß Stefan
Hier in aller Ausführlichkeit schon mal ausdiskutiert:
Beitrag "Micro GPS Sender"
Allerdings ging es da um einen Falken -> grössere Distanz.
Bleibt auch noch zu sagen, dass daraus nichts wurde. Vllt. findest du
trotzdem ein paar Anregungen, waren nämlich ein paar gute Ideen dabei!
Gruss
Vielen Dank für Eure Ideen,
scheint als würde hier jeder seine Mittagspause verbringen ;)
@Stefan
... vollstopfen. hm.
Es gibt tatsächlich solche Systeme mit Lichtschranken aber diese sind
eher zur Messung der Aufenthaltswahrscheinlichkeit gedacht (bsp. mag die
Maus lieber Schokopops oder Katzengeruch?) und da eine Maus locker mal
3.5 m/s schafft (knapp 13 kmh) bräuchte man schon viele Lichtschranken
um kurze Sprints auch aufzulösen - welche für mich wichtig sind.
@Electronics'nStuff
Mit GPS ähnlichen System dachte ich an das Prinzip nicht aber an das
tatsächliche GPS, da die Maus ja nur so 2x2m Fläche durchsuchen soll ist
GPS mit ner Auflösung von nem Meter viel zu grob.
@roehre
Die Idee mit der Waage ist witzig aber läuft wie bei Stefan darauf
hinaus, dass die Anzahl der Sensoren die Auflösung bestimmt - und quasi
alles "vermient" sein muss. Sowas ist teuer.
Ich liebäugle mit dem Acclerometer+Gyroscope Kombi.
Danke +Grüße,
Bernd
Bernd schrieb:> Mit GPS ähnlichen System dachte ich an das Prinzip nicht aber an das> tatsächliche GPS, da die Maus ja nur so 2x2m Fläche durchsuchen soll ist> GPS mit ner Auflösung von nem Meter viel zu grob.
Ist auch wieder wahr, ein ziemlich unbrauchbarer Vorschlag :)
Ich habe gerade was interessanten auf Invensense.com gefunden. Die
stellen kombinierte Accelerometer+Gyroscope her. Habs im Wikipedia
(engl.) Artikel MotionProcessing gefunden ... ich gucke dort mal
genauer!
Damit wirst du aber nicht unter 3g bleiben können. Die Chips an sich
wiegen etwas und brauchen, jedenfals die ich kenne, einen kleinen µC um
ihre Daten loszuwerden.
Lichtschranken sind eine Idee. Daneben gibt es auch noch das Element
eines Scanners. Im Grunde viele kleine Photodioden, die erkennen welches
Licht einfällt.
Ein ähnliches System, wie GPS zu benutzen, wäre da schon ehr möglich.
Mit vier Stationen, die die Laufzeit eines Signales Messen können auf
die kurze Entfernung. Aber dies wird sicher ähnlich teuer und Aufwändig,
wie das Labyrint mit Sensoren auszustatten.
Du könntest auch induktive, kapazitive oder optische Nährungssensoren
verwenden, die am Anfang und Ende eines Ganges Angebracht sind.
Gruß
Stefan
Das mit der Waage war nicht so gemeint, dass überall kleine Waagen sind,
sondern nur unter den Ecken - wäer doch interessant, wie genau das wird
- also anstrakt:
Stell Dir das Labyrint als quadratische Holzplatte vor, mit 4 unter den
4 Ecken. Dann Lässt Du eine Kugel drüberrollen (=Maus drüberlaufen). Aus
den Werten der Waage solltest Du errechnen können, wo die Kugel
langgerollt ist. (prinzipiell genügten auch 3 Waagen).
Eine Frage der Empfindlichkeit halt.. aber Du wüsstest durch den
Rückstoß ggf. sogar, ob die Maus losgeschnarcht oder losgesprintet ist..
:-)
Alternativ kann man der Maus ein Halsband bestehlend aus einem
Kurzschluss verpassen und mit einem Satz von Spulen deren Lage und
Orientierung messen. Ich denk mit 3 Helmholz Spulen koennte man dabei
sein.
Denkbar wären auch eine Reihe von selbsklebenden Touchscreenfolien auf
dem Boden des Labyrinths zu verlegen (oder eine ganz große) . Damit kann
man exakt vermessen. Sogar die Schrittdynamik.
Vorteile: Sehr genau und die Maus muss nichts tragen. Auch preislich
sollte es ok sein. Ansteuerung ist trivial.
huch schrieb:> Alternativ eine modulierte Infrarotdiode die mittels Triangulation durch> 3 Empfänger geortet wird.
Gleiches dürfte auch sehr gut mit Ultraschall funktionieren. Allerdings
könnte man die Maus damit beeinflussen.
Es wird einfach ein bekanntes Signal ausgesendet (z.B. ein Burst oder
ein pseudo weises Rauschen), dass dann von einem DSP in verschiedenen
Ecken (möglichst von oben) gesampelt wird und dann miteinander
kreuzkorreliert wird. So machen sie es im prinzip auch bei
Ultraschallgeräten.
Eine IMU (Gyro+Beschleunigungssensor) ist auch nicht gerade trivialer.
Entweder man kauft eine fertig (teuer) oder man muss da sehr viel Zeit
und mathematisches Wissen reinstecken um Temperatur und Langzeitdrifts
zu kompensieren. Die Programmierung auf einem Embeddedsystem setzte ich
einfach mal voraus, genauso die Fähigkeit Schaltungen zu entwickeln und
in Betrieb zu nehmen.
Ich denke dass eine IR-Diode in Verbindung mit einer Industriekamera
sehr gute Ergebnisse liefern könnte. Das Objekt könnte man dann relativ
leicht finden. Dann müsste halt noch ein Tracking durchgeführt werden.
Allerdings ist die Geschwindigkeit/Beschleunigungsermittlung alleine
schon eine Diplomarbeit wenn man dementsprechend genau sein will. Ein
Filter/Zustandsschätzer dass in diesem Zusammenhang oft verwendet wird
ist das Kalmanfilter.
Viel Erfolg...
Ah, mir fällt da gerade die Spielekonsole von Microsoft ein.
Für die Kamera (Kinect oder so ähnlich) gibt es glaube ich fertige
Treiber/Lib um solche Dinge auszuwerten. Sind glaube ich offen die
Sourcen, oder?
huch schrieb:> Denkbar wären auch eine Reihe von selbsklebenden Touchscreenfolien auf> dem Boden des Labyrinths zu verlegen
Die Idee hatte ich auch gerade so ähnlich, allerdings mit Piezoelementen
und einem ATTiny. Die ganzen Trittflächen mit dünnem Buskabel verbinden
(1-Wire o.ä.).
Wenn die Maus drüber trappelt wird ein Interrupt ausgelöst und der Tiny
sendet die Position.
Pro Trittfläche etwa 1€ und die Maus merkt nichts davon und muss auch
keinen Rucksack tragen.
> allerdings mit Piezoelementen
Auch eine gute Idee! Der Vorteil vom Touchscreen wäre, dass die Maus
interaktiv eingebunden werden könnte. Eine bestimmte Geste (2 mal
hoppeln oder so) bewirkt dann eine Belohnung. ^^
wie wärs wenn man der Maus eine TI-EZ430 umschnallt? Da sind X,Y,Z
Sensoren drin und funkt die Daten noch zum Rechner. Ohne das
Uhrengehäuse ist es auch recht klein. Einfach mal ansehen
Frank
huch schrieb:> Eine bestimmte Geste (2 mal> hoppeln oder so) bewirkt dann eine Belohnung. ^^
Dann darf sie aber nicht zu Schlau werden, sonst bestellt sie sich am
nächsten Computer mit Touchscreen einen Zentner Weizen :-)
Stefan schrieb:> Damit wirst du aber nicht unter 3g bleiben können. Die Chips an sich>> wiegen etwas und brauchen, jedenfals die ich kenne, einen kleinen µC um>> ihre Daten loszuwerden.
Die Maus kann ja einen kleinen Bollerwagen hinter sich her ziehen mit
der Elektronik und der Stromversorgung drauf.
Bernd schrieb:> artgerechte> Haltung
...
Bernd schrieb:> ich habe eine Maus die eine kleine Weste trägt
:)
Warum keine rein Optische Lösung? Kamera drüber und (fast) fertig.
Wenn der Boden des Labyrinths nicht gerade Maus-Farbig ist, sollte das
sehr zuverlässig gehen.
Notfalls die Maus einfärben, das ist dann aber wieder nicht Artgerecht
;)
Hier gäbs Beispielcode, der eine Gelbe Maus voraussetzt:
http://www.aishack.in/2010/07/tracking-colored-objects-in-opencv/
Hallo,
evtl. mittels Kamera von oben und Bildverarbeitung?
(der Maus nen farbigen Punkt aufkleben und los gehts).
Die Framerate bestimmt die zeitliche/räumliche Auflösung.
Durch Aufzeichnug des Videos kann die Auswertung sogar Offline
(nicht in Echtzeit) erfolgen.
Gruß
Jo
Zwei USB Cams und alle Zwischendecken des 3D Labyrinths aus Plexi
Zwischenwände nur aus dünnem Material.
Positionserkennung über Differenzbildung...
Zwei Cams damit das Stockwerk erkannt wird :)
Als Anregung:
http://www.youtube.com/watch?v=rKhbUjVyKIc
WOW ! ! !
Ich muss schon sagen Ihr habt Euch ins Zeug gelegt!
a) die Touchpad-Geschichte ist verdammt verführerisch - ich werde mich
hiermit bestimmt noch etwas spielen - vorallem könnte man auch die Kraft
"messen" bzw. zumindest kategorisieren, die die Maus auf die Pfoten
bringt oder? das wäre extrem cool!
b) mit OpenCV hab ich schon etwas gespielt und das geht tatsächlich
wahnsinnig einfach! Wenn ich meinen 5€ Framegrabber vielleicht mit etwas
besserem auswechsle ;) dann könnte das sehr gut funktionieren.
c) allerdings bin ich auch nicht vom Accellerometer weg.
Ich denke ich werde mich erstmal für eine Kombi-Lösung entscheiden:
OpenCV Tracking einer IR-LED ander Weste der Maus + XYZ-Accelerometer in
der Weste.
Dies ermöglicht mir zum einen die Darstellung der gesamten Bewegung und
kann Geschwindigkeiten bestimmen. Zum anderen habe ich eine ms-genauen
Readout über die Beschleunigung was für die Korrellation evtl anderer
Parameter wichtig ist.
Danke Ihr habt mir sehr geholfen!
Beste Grüße,
Bernd
> OpenCV Tracking einer IR-LED ander Weste
dann würde ich aber die Maus mit einem Reflektor versehen (keine Bat.
nötig und das Mäusken muss nicht soviel schleppen) und über dem Aufbau
einen IR-Scheinwerfer plazieren, der die Maus anleuchtet.
Das Labyrinth müsstest du mit einer IR-absorbierenden Schicht versehen
(oder einfach ein Material nehmen das nichts reflektiert).
