Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ideen zur Micro- Navigation


von Oliver K. (grumps)


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Hallo leibe Mikrocontroller Gemeinde,

ich bin auf der Suche nach Ansätzen zur Steuerung eines autonomen 
Modellfahrzeuges auf einer definierten Fläche und dachte mir, dass unter 
euch Menschen sind, die da evtl. schon was kennen bzw. eine gute Idee 
haben.

Anforderung: Ein Modellfahrzeug (etwas Zigarettenschachtel-groß) soll 
sich auf einer Fläche von 1-5qm batteriebetrieben bewegen können. Das 
Fahrzeug soll möglichst genau definierten Pfaden folgen und am besten 
auch seine Koordinaten einem angeschlossenen Rechner-System mitteilen 
bzw. Kommandos des Computersystems genau befolgen.

Ein bestehender Ansatz, welcher in die Richtung geht ist das Car System 
von Faller (https://www.car-system-digital.de/de/) welches evtl. einigen 
auch in ähnlicher Form aus dem Miniatur Wunderland bekannt ist. Nachteil 
des Systems: Es wird ein magnetischer Fahrdraht benötigt, welchem das 
Fahrzeug über ein an der Vorderachse befestigten Magneten folgt.

Ein weiterer Ansatz findet sich unter Arduino Bastlern: "Line following" 
über Fotozellen, welche das Abweichen von einer Linie auf dem Boden 
feststellen und das Fahrzeug gegensteuern lassen. Da wir überlegen, die 
Autos auf Diplays fahren zu lassen, könnten wir beispielsweise einen 
Strich anzeigen, dem das Fahrzeug folgt.

Trotzdem könnte ich mir vorstellen, dass noch irgendeine weitere, evtl. 
schon fertige, Lösung zur "Navigation" auf kleinstem Raum besteht. Quasi 
ein GPS mit eigenen Satelliten (ggf. auf Ultraschall, Infrarot oder 
Funkt-Basis).

Das ganze soll ein Exponat werden...

Ich freue mich über jeden denkbaren Ansatz/Idee/Lösung!

Besten dank!!

von Stefan K. (stefan64)


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Baust Du die Fahrbahn selber?

Schau mal das Konzept von Anki Overdrive an. Die haben auf der Fahrbahn 
versteckt codierte Informationen, mit denen die Autos ihre Positionen 
erkennen können. Es gibt im netz auch Anleitungen, wie Du Deine eigenen 
Fahrbahnen herstellen kannst.

Viele Grüße, Stefan

von Dussel (Gast)


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Muss es auf unbekanntem Gebiet fahren? Ansonsten kannst du einfach 
Hodometrie nehmen. Hin und wieder kann das Fahrzeug bekannte Punkte 
anfahren und sich daran neu ausrichten.

von Jens R. (tecdroid)


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die Odometrie ist schon spannend aber wenn du gar nicht mehr weißt, wo 
du bist, hilft sie dir nicht.
Gerade hatt ich dazu aber folgende Idee: Nimm einen Farbsensor der zum 
Boden schaut. Dieser ist eingeteilt in beispielsweise 5x5cm große 
Felder. Jetzt musst du eigentlich nur noch jedem Feld eine andere Farbe 
geben. Das sieht dann ungefähr so aus wie so ein Farbwähler im 
Paintshop.
Anhand des Farbwertes kannst du ausrechnen auf welchem Feld du dich 
befindest, anhand des Nachbarfeldes, in welche Richtung du dich bewegst.

von Dieter (Gast)


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Gute alte Webcam in Vogelperspektive.

Schlägt die meisten Lösungen preislich gesehen locker, genauso 
hinsichtlich Genauigkeit und Flexibilität.

Inzwischen bekommt man hier sogar 4k bzw. gar 120fps fähige Kameras 
relativ günstig, sprich man hat hier relativ viel Raum nach oben 
hinsichtlich Genauigkeit.

http://reactivision.sourceforge.net/

Wenn man auf einer Oberfläche navigieren möchte sind die Sensoren aus 
Mäusen auch eine schicke Lösung. Gibt sogar CNC Oberfräsen die auf 
diesem Prinzip basieren.

von Ben W. (ben_w)


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Dieter schrieb:
> Gute alte Webcam in Vogelperspektive.

wollte das auch gerade vorschlagen.

mit openCV das video bild auswerten und dem auto steuersignale schicken, 
z.B: über Bluetooth

von pegel (Gast)


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Oliver K. schrieb:
> Da wir überlegen, die Autos auf Diplays fahren zu lassen

Hast du schon vom guten alten Lichtstift gehört?
Einfacher geht es bei diesen Überlegungen kaum.

von Sebastian S. (amateur)


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Drei oder vier IR-LEDs in die vier Ecken stellen.
Alle haben ihre "eigene" Pulsfrequenz.
Dein Wägelchen müsste Rund-um-Sicht haben. Notfalls mehrere Detektoren.
Anhand der Auswertung: Welche "Frequenz" wird heller/stärker oder 
dunkler/schwächer kann man die Fahrrichtung recht gut feststellen.
Mit ein paar Testfahrten sollte sich auch eine Referenztabelle 
(Helligkeiten) erstellen lassen, mit der Du relativ gut auch die 
absolute Position feststellen kannst.
Oder so.

von Oliver K. (grumps)


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Moin zusammen,

vielen Dank für eure ganzen Vorschläge. Da sind sehr spannende Sachen 
dabei!

Ich antworte einfach mal kurz chronologisch:

@Stefan K: Das System ist mir neu. Scheint aber ganz spannend zu sein, 
da eine SDK verfügbar ist. Wir checken jetzt mal, in wie weit sich die 
Strecken-Kodierung  auf eine Folie laminieren ließe, welche auf eine 
Glasplatte geklebt wird (oder so..). Ziel ist, dass die Vehikel sich auf 
einer Glasplatte bewegen unter welche große Screens sitzen und um die 
Autos Informationen einblenden.

@Dussel: Wir Jens R. schon schreibt brauchen wir ja trotzdem Wegpunkte 
zu "kalibrierung".. glaube eine kontinuierliche Positionsbestimmung ist 
hier zielführender.

@Jens R: Die Farbtafel stelle ich mir optisch nicht sooo spannend vor :)

@Dieter: Auch schon drüber nachgedacht. Wir bräuchten halt entweder eine 
Kamera welche wir über dem Tisch positionieren können, oder wir setzen 
auf Rückprojektion nach dem Reactivision Beispiel. Würde am liebsten auf 
Displays unterm Tisch setzen...

@pegel: Nee, nicht so richtig - was meinst du?

@Sebastian: Stelle ich mir wenig robust vor, da wahrscheinlich sehr 
anfällig gegenüber Umgebungslist. Evtl. ein System welches weher auf 
Laufzeit/Phase basiert a la Laser-Disto oder GPS..?



Viele Grüße
Olli

von pegel (Gast)


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Oliver K. schrieb:
> Nee, nicht so richtig - was meinst du?

https://www.bing.com/images/search?view=detailV2&ccid=y%2fCaTkEN&id=94F3C8C3510C9400FB9C5E50C5F6C15FD9521A3A&thid=OIP.y_CaTkENIjLZpai_XMC77AEsDl&q=hp+lichtstift&simid=607992230809437414&selectedIndex=0&ajaxhist=0

Gibt es scheinbar nicht mehr viele Infos darüber.

Die moderne Variante ist das optische TAN Verfahren.
Das funktioniert auch mit LCD.

Auf dem Display, unsichtbar unter dem Fahrzeug, wird ein wechselndes 
Schachbrett Muster dargestellt und vom Fahrzeug Ausgewertet.
Da nicht zwei zur gleichen Zeit am gleichen Ort sein können,
sind so mehrere Fahrzeuge möglich.

von soundso (Gast)


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Hallo

ich kann nur kurz aus meinen Erfahrungen von Eurobot erzählen:

optische Verfahren (Kamera) sind meistens ungenau/Störanfällig wenn sich 
die äusseren Gegebenheiten ändern (Belichtung!)

Odometrie bei einem so kleinen Gefährt setzt sehr genaue Geber an den 
Rädern/Schlepprädern voraus, sonst wirst du sehr schnell Winkelfehler 
haben.

Maussensoren kannste auch knicken, da diese nur relativ genau sind, 
absolut "regelt" das der Mensch ja aus ... hab viele Tests damit 
gemacht, Untergrund usw... spielen auch noch eine grossen Rolle.

Linienfolger kannst du im enfachsten Fall mit einem Fotoreflex Bauteil 
bauen, ergibt aber eine "zukelnde" Bewegung entlang einer 
Helligkeitskante.
Wenn du 2 oder Mehr solcher Bauteile verbaust kannst du mit einem Regler 
auch schön der Linie nachfahren.

Gruess Soundso

von Stefan F. (Gast)


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> ergibt aber eine "zukelnde" Bewegung entlang einer Helligkeitskante.

Nicht, wenn man die Geschwindigkeit und die "Lenkung" mit PI Reglern 
realisiert.

> Wenn du 2 oder Mehr solcher Bauteile verbaust

Habe ich mit 1, 2 und  3 Sensoren ausprobiert. Am Ende funktionierte es 
mit einem einzigen Sensor sogar besser, als mit mehreren.

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