Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Servierwagen - Personenfolger


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von Ulrich (Gast)


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Hallo liebe mikrocontroller.net Gemeinde,

ich habe eine Frage wie man am besten ein Projekt umsetzt. Hoffentlich 
habe ich das richtige Forum erwischt.

Ich will einen Servierwagen bauen der auf Knopfdruck einer Person folgt. 
Es geht darum, dass eine Person welche mit Krücken unterwegs ist z.B. 
ein Glas Wasser oder Teller transportieren kann.

Die Bedienung habe ich mir so vorgestellt: Die Person geht vor und auf 
Knopfdruck kann man den Wagen "rufen", also so lange ein Taster gedrückt 
wird nähert sich der Wagen diesem Taster.

Die Realisierung habe ich mir durch zwei Teile vorgestellt:

1.) Eine Bedieneinheit, welche aus einem Taster und einer (Infrarot)-LED 
besteht. Diese kann auf den Krücken montiert werden. Diese Sendeeinheit 
kann auf den Krücken montiert werden.

2.) Eine Empfangseinheit, welche die Richtung aus der das Licht kommt 
detektiert. Und dann in die entsprechende Richtung fährt.

Mein Problem ist die robuste Detektion des Lichtsignals und der Richtung 
aus welcher dieses Signal kommt. Meine Idee wäre gewesen hierzu zwei 
Lichtsensoren (vermutlich Photodioden) mit einer Trennwand dazwischen 
und zwar in der Form
1
                 Sender
2
                   o
3
4
5
    Vorne
6
7
      |
8
Sens1 | Sens2 
9
-------------
10
|     W     |        
11
|     A     | 
12
|     G     |
13
|     E     |
14
|     N     |
15
|___________|
16
17
   Hinten

Wenn der Sender so wie skizziert rechts vor dem Wagen ist, so wird 
ausgestrahltes Licht durch die Wand zwischen den Sensoren blockiert und 
Sens2 bekommt mehr Licht als Sens1. Und ich kann die Richtung Grob 
bestimmen, was für mein Vorhaben aber genügen würde.

So weit so gut. Jetzt will ich diese Schaltung aber so gut wie möglich 
unabhängig von den Umgebungs-Lichtverhältnissen machen?

Mein Ansatz wäre gewesen das Licht zu Modulieren. Jedoch ist mir nicht 
klar, wie ich den Empfänger gestalten soll. Das Problem ist der 
Empfänger. Wie baut man sows am besten auf? Analoge bandpassfiltern und 
dann einen Subtrahierverstärker? In Software bandpassfiltern und die 
Empfindlichkeiten der Empfänger korrigieren? Eine mischform aus Analogen 
vorfiltern und digitalen Bandpassfiltern? Oder gibt es fertige Module 
oder ICs die man für swoas verwenden kann?

Danke für eure Hilfe schonmal!

PS: Als Hardwareplattform zur Ansteuerung der Motoren hätte ich an einen 
ESP8266 gedacht, da dieser a) bei mir herumliegt und b) noch einen 
Betriebsmodus ähnlich einem ferngesteuertem Auto über Wlan ermöglichen 
würde.

von Cyblord -. (cyblord)


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Wird so nicht funktionieren.

von Ulrich (Gast)


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Cyblord -. schrieb:
> Wird so nicht funktionieren.

Danke für die Antwort. Wieso wird es nicht funktionieren? Wie würde es 
besser funktionieren?

von Cyblord -. (cyblord)


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Ulrich schrieb:
> Cyblord -. schrieb:
>> Wird so nicht funktionieren.
>
> Danke für die Antwort. Wieso wird es nicht funktionieren?

Das Konzept zur Ortung des Ziels funktioniert nicht. Damit kann man noch 
nicht mal einen passablen Linienfolger bauen. Geschweige denn einer 
Person folgen.
Das Thema gabs hier übrigens schon öfter.

Das Ding wird nur nach rechts und links oszillierend wirr durch die 
Gegend fahren. An jeder Kante oder Ecke wird es hängen bleiben.
Du stellst dir das zu einfach vor.

> Wie würde es
> besser funktionieren?

Es braucht 2 Dinge: Gute Sensorik und eine gute Software. Passende 
Mechanik mal voraussetzt.
Alles Dinge du nicht hast.

Es braucht, neben einer guten Ortung der Richtung zum Ziel, Sensorik um 
die Umgebung zu erkennen und eine Möglichkeit zu haben der Person um 
Ecken zu folgen.

von Ulrich (Gast)


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Cyblord -. schrieb:
> Ulrich schrieb:
>> Cyblord -. schrieb:
>>> Wird so nicht funktionieren.
>>
>> Danke für die Antwort. Wieso wird es nicht funktionieren?
>
> Das Konzept zur Ortung des Ziels funktioniert nicht. Damit kann man noch
> nicht mal einen passablen Linienfolger bauen. Geschweige denn einer
> Person folgen.
> Das Thema gabs hier übrigens schon öfter.

Ich habe leider nichts gefunden. Wahrscheinlich wegen falschen 
Suchbegriffen. Hast du eine Ahnung was ich da suchen könnte?

> Das Ding wird nur nach rechts und links oszillierend wirr durch die
> Gegend fahren.

Ok, das war mir so nicht klar. Ausrichtung von Solarzellen zur Sonne 
gibt es ja auch mittels ähnlicher Sensorik von dem hab ich mich 
inspirieren lassen.

> An jeder Kante oder Ecke wird es hängen bleiben.
> Du stellst dir das zu einfach vor.

Ich wollte es bewusst einfach halten und einen Weg mittels 
Bildverarbeitung, SLAM und co vermeiden da ich die Zeit dazu nicht habe. 
Es muss auch kein Fehlerfreis konzept geschweige den eine verkaufbare 
Lösung sein. Geht darum einer mir nahestehenden Person zu helfen. Im 
Speziellen ist die Wohnung sehr einfach eingerichtet und nicht sehr 
verwinkelt.

Zusätzliche Sensorik zur obstacle-detection (Ultraschall?) würde das 
ganze dann verbessern schätze ich. Ich habe etwas Erfahrung in 
echtzeitfähiger Pfadplanung von Robotern, sowas traue ich mir zu 
wennauch nicht am am ESP sondern mit potenterer Hardware. Raspberry-pi + 
ROS?

>> Wie würde es
>> besser funktionieren?
>
> Es braucht 2 Dinge: Gute Sensorik und eine gute Software. Passende
> Mechanik mal voraussetzt.
> Alles Dinge du nicht hast.

Ich komme aus der Prozessautomatisierung und traue es mir durchaus zu 
die Mechanik zu designen. Aber ich bin natürlich für jeden Vorschlag 
offen.

> Es braucht, neben einer guten Ortung der Richtung zum Ziel, Sensorik um
> die Umgebung zu erkennen und eine Möglichkeit zu haben der Person um
> Ecken zu folgen.

Das um die Ecke folgen wollte ich bewusst umgehen.

von Werner W. (wam)


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Kauf dir einen Saugroboter. Der hat auf der Fernbedienung
eine <geh nach hause> Taste.
Damit sucht der seine Ladestation. Wenn man die umfrimelt und an den 
Gehstock
fummelt folgt der dir. ;)
Gruß
WAM

von Cyblord -. (cyblord)


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Ulrich schrieb:
> Ich komme aus der Prozessautomatisierung und traue es mir durchaus zu
> die Mechanik zu designen. Aber ich bin natürlich für jeden Vorschlag
> offen.

Wie gesagt, die passenden Mechanik setze ich bereits voraus. Sensorik 
und Software sind aber nicht trivial.

Werner hat Recht, ein Saugroboter ist ein gutes Beispiel was es braucht 
um Hindernisse zu erkennen, zu kartografieren und zu umfahren.
Die Zielerkennung einer sich bewegenden Person kommt aber noch oben 
drauf. Darauf ist auch die Erkennung der Ladestation nicht ausgelegt.

: Bearbeitet durch User
von Ulrich (Gast)


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Werner W. schrieb:
> Kauf dir einen Saugroboter. Der hat auf der Fernbedienung
> eine <geh nach hause> Taste.
> Damit sucht der seine Ladestation. Wenn man die umfrimelt und an den
> Gehstock
> fummelt folgt der dir. ;)
> Gruß
> WAM

danke für den Tip. Saugroboter gibt es ja in verschienenen Formen der 
Intelligenz. Bei teuren (komplizierten) Modellen wird eine Art SLAM 
verwendet. Teilweise durch kartogafieren der Decke.

Wie finden billige (einfache) Modelle in die Ladestation zurück? Weißt 
du zufällig wie die Sensorik hier funktioniert? Also sowohl das 
grundlegende physikalische Prinzip (Ultraschall, Licht) als auch die 
Signalverarbeitung dahinter?

von Ulrich (Gast)


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Cyblord -. schrieb:
> Ulrich schrieb:
>> Ich komme aus der Prozessautomatisierung und traue es mir durchaus zu
>> die Mechanik zu designen. Aber ich bin natürlich für jeden Vorschlag
>> offen.
>
> Wie gesagt, die passenden Mechanik setze ich bereits voraus. Sensorik
> und Software sind aber nicht trivial.
>
> Werner hat Recht, ein Saugroboter ist ein gutes Beispiel was es braucht
> um Hindernisse zu erkennen, zu kartografieren und zu umfahren.
> Die Zielerkennung einer sich bewegenden Person kommt aber noch oben
> drauf. Darauf ist auch die Erkennung der Ladestation nicht ausgelegt.

Das kartografieren und Umfahren von Hindernissen würde ich ausklammern. 
Das sei dem Benutzer überlassen. Die Alternative ist eine rein passive 
Lösung. Der Servierwagen (ohne Elektronik oder sonst was) wir durch den 
Benutzer vor sich hergeschoben. Nach jedem Schritt kann man den Wagen 
mit den Krücken ein paar Zentimeter weiter schieben. Ich wollte diesen 
status quo für den Benutzer einfacher machen.

von Werner W. (wam)


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Ulrich schrieb:
> Wie finden billige (einfache) Modelle in die Ladestation zurück? Weißt
> du zufällig wie die Sensorik hier funktioniert? Also sowohl das
> grundlegende physikalische Prinzip (Ultraschall, Licht) als auch die
> Signalverarbeitung dahinter?

Da sind nur Leds und eine wenig Elektronik in der Ladestation.
Die Sensorik ist in dem Sauger. Weis aber nicht wie die funktioniert.
Kann aber nicht so dolle sein, da meiner nicht viel gekostet hat und
meistens! den Weg zur Ladestation findet. Da sind ja nur zwei 
Antriebsräder
die angesteuert werden. Gibt glaub ich auch Hooverboards, die als 
Follover
umgebaut sind. Die Dinger funktionieren auch gut.
Kooockel mal nach  "arduino follow me".
Da gibt es einiges an follow me cooler

Gruß
WAM

von Ulrich (Gast)


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> Da sind nur Leds und eine wenig Elektronik in der Ladestation.
> Die Sensorik ist in dem Sauger. Weis aber nicht wie die funktioniert.

Schade. das wär genau das gewesen nachdem ich gesucht hätte. Im Prinzip 
geht es nur darum dieses Prinzip

https://www.youtube.com/watch?v=3w0Qlr67v9M

sensitiver zu machen.

> Kann aber nicht so dolle sein, da meiner nicht viel gekostet hat und
> meistens! den Weg zur Ladestation findet. Da sind ja nur zwei
> Antriebsräder
> die angesteuert werden. Gibt glaub ich auch Hooverboards, die als
> Follover
> umgebaut sind. Die Dinger funktionieren auch gut.
> Kooockel mal nach  "arduino follow me".
> Da gibt es einiges an follow me cooler

Danke für diesen Suchtip. Sind auf jeden Fall ein coole Projekte die ich 
mir genauer ansehen werde. Danke!

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Mein kleiner Saugroboter von Grixx hat einen rundum empfangenden IR 
Empfänger auf der Nase. Die Ladestation und auch die Sperrbaken strahlen 
in einem schmalen Beam ihre Bakenkennung ab. Erkennt der Robbi so einen 
Beam, dreht er entweder um (war eine Sperrbake) oder er folgt ihm durch 
vorsichtiges hin- und herdrehen und drauf zu fahren, wenn er Hunger hat 
und es die Ladestation ist.

von Ulrich (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> oder er folgt ihm durch
> vorsichtiges hin- und herdrehen und drauf zu fahren, wenn er Hunger hat
> und es die Ladestation ist.

Guten Morgen!

weist du wie das technisch funktioniert? Also wie der Sensor aufgebaut 
ist? Wenn das Ding "hin und her dreht". Kann ich mir vorstellen, dass es 
quasi nach dem Prinzip eines "linefollowers" funktioniert was heißt, 
dass man auf der Linie starten muss.

von J. B. (Gast)


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Warum so kompliziert?
Schnur an Servierwagen - Schnur in Gürtel haken - losgehen.
Schon folgt der Wagen durch die ganze Wohnung.

von STK500-Besitzer (Gast)


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J. B. schrieb:
> Warum so kompliziert?
> Schnur an Servierwagen - Schnur in Gürtel haken - losgehen.
> Schon folgt der Wagen durch die ganze Wohnung.

Das war auch meine Idee.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Ulrich schrieb:
> weist du wie das technisch funktioniert? Also wie der Sensor aufgebaut
> ist?

Der Sensor ist eine konische Linse, die 360° Empfangskreis hat und damit 
den IR Empfänger beleuchtet. Der Robotor kann also IR nach allen Seiten 
gleich empfangen, da der Empfänger oben auf dem Ding sitzt.
Die Ladestation (oder auch eine Sperrbake) strahlt einen schmalen 
codierten IR Strahl aus und der Robotor folgt dann dem 
Linienalgorithmus. Verlässt er den Strahl z.B. nach rechts, dann fährt 
er ein Stück nach links, um ihn wiederzufinden - das natürlich nur bei 
der Ladestation.

Sperr-IR meidet er, indem er die Richtung von vorwärts auf rückwärts 
ändert und sich dabei wegdreht. (Der hier macht das nach links, weil er 
rechts die Eckenputzbürste hat). Hat er 90° gedreht, geht er wieder auf 
vorwärts.
So ein Putzi hat natürlich Sensoren auf den Antriebsrädern und weiss 
deswegen seine Orientierung.

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Hier noch ein Foto des Saugis. Man erkennt vorne den IR Empfänger

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