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
Und je nach Auflösung des Bewegungsprofiles, kannst du die Anzahl der Lichtschranken erhöhen.
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
Eine Waage unter jede Ecke des Labyrinths? Oder gibt es mehrere
Stockwerke? ("3D") ?
Oder stell doch fest, wo sich der Schleifring befindet..
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.. :-)
> 3D Gyroskope teuer Die gibt es doch für wenige Euro http://nl.mouser.com/ProductDetail/STMicroelectronics/L3G4200D/?qs=sGAEpiMZZMtlZAfbtrLey%252by4mKX%2fvdEL Ferner gibt es ACC mit Kompass drinn, ebenfalls für unter 10 euro.
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.
Alternativ eine modulierte Infrarotdiode die mittels Triangulation durch 3 Empfänger geortet wird.
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?
Wenn ich es mir überlege gefällt mir die Touch-Screen Lösung am Besten. Lass deine Maus einfach über sowas krabbeln: http://www.infotronik.at/touchscreen_kit.php?category=touchscreen_kit&technology=all
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: > Vielleicht fällt Euch was ein. > > Danke schon mal. > > Grüße, > > Bernd Hier werden sie geholfen: http://www.wdrmaus.de/enteseite/fragdochmal/
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).
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