Dış mekandaki kesin yeri (inç) tespit etmek için ne kullanabilirim?

Bir süre sonra EE'ye geri dönüyorum, lütfen cehaletimi affedin. Oğullarımla bir proje için bir robotta gezinmek için açık havada kesin yerini tespit etmenin bir yolunu arıyorum.
GPS'i üçgenlemek veya kullanmak için düşük maliyetli bir yol var mı? İnç hassasiyetine bakıyorum. Ayrıca, cihaza referans vermek için farklı konumlara bazı vericiler yerleştirmem gerekip gerekmediğini umursamıyorum.

Bu robotik bir çim biçme makinesi içindir. 2 dönümlük bir avlu var ve evim engel olarak birkaç ağaç ile orta yakın.

Üç oğlumdan ikisi (14 yaş, 11 yaş, 5 yaş) bu projenin asıl amacı onlarla zaman geçirmek ve EE ve CE'ye olan ilgilerini sıkıştırmaktır.

Bununla birlikte, maliyet bir faktördür, ancak önümüzdeki 2 yıl boyunca üzerinde çalışıp, biraz ve birlikte geçirip geçirmememiz umrumda değil.

İşte mevcut planlarım

• Sensörlere kod yazabilmem için bir Windows PC ekleyin.
• Engel tespitine yardımcı olması için yerleşik Microsoft Connect (Windows PC nedeni)
• Genel konum için bir USB GPS ekleyin
• Sadece eğlenmek için kamerayı dahil et

2 yıl içinde biraz para varsa tamam ama çılgın pahalı bir GPS ile başlamak istemiyorum.

Bana yardım eden herkese teşekkürler !!!!

Sistemi ters çevirmeyi düşünmelisiniz. Konumu belirlemek için robotun kendisine gerek yoktur. Sadece ne yapacağını bilmek gerekiyor. Bu, bir WiFi bağlantısı aracılığıyla sabit bir bilgisayardan ona iletilebilir. Böyle bir bağlantı ile robotun konumu bulması veya sabit kurulumda yapılıp yapılmadığı ve sonucun robota aktarılıp aktarılmadığı önemli değildir. Robot WiFi bağlantısını kaybederse, durabilir. Bu, menzilin dışına çıkmasını ve dolayısıyla dönmesi gereken bilgiyi almamasını sağlar, bu arada mahalledeki tüm çiçek bahçelerini biçer. Bence robotu olabildiğince basit tutmak ve yükü daha kolay izlemek, düzeltmek ve üzerinde çalışmak daha kolay olan sabit kurulum üzerine koymak iyi bir fikirdir.

Aslında bunu yapmadım, ama işte sorununuzu araştırırken bulduğum bir şey. Robotun üzerinde dönen bir IR yayıcı bulundurun. Bu saniyede bir dönebilir. Modüle edilmiş IR'nin oldukça dar bir dikey yarığını vuruyor. Daha sonra sabit IR sensörlerini, çoğunlukla çevre olan yerlerin çevresine koyarsınız. Bunlar, robottan gelen ışını algıladıklarında, tekrar aralığının sadece küçük bir kısmı için olacağını gösterir. Çeşitli sensörlerden gelen sinyallerin zamanlamasını karşılaştırarak ve konumlarını bilerek, robotun konumunu hesaplayabilmelisiniz. İşaret süresine bölünen herhangi bir iki sensörden zaman farkı, size bu iki sensörün robottan göreli olarak göreli açılarını gösterir. Yeterli sensör ve bir grup matematik ile (herhangi bir modern bilgisayarda bir saniyenin küçük bir bölümünde kolayca yapılabilir), robotun mutlak pozisyonu için çözebilirsiniz. PC daha sonra WiFi bağlantısı üzerinden bir TCP bağlantısı üzerinden robota uygun komutlar gönderir.

Robotun aslında konum bilgisine ihtiyacı yoktur. Tüm "düşünme" sabit PC'de yapılır. Robotun tüm ihtiyacı, bir WiFI modülü ve TCP / IP yığını olan küçük bir gömülü sistemdir. Robota göreceli yön, hız vb.Gibi temel komutlar gönderebilirsiniz.

Herhangi iki sensörden gelen veriler, robotu iki sensörü içeren bir ark üzerine yerleştirir. Tam ark iki sensörün açı ofsetine bağlıdır. Teoride tek ihtiyacınız olan üç yay, yani üç sensör. Tek tek sensörlerin çeşitli nedenlerle geçici olarak düşebilmesi için birkaç tane daha kullanırım. Bu, sorunu aşırı zorlar, ancak doğru algoritma ile tüm bu verileri kullanabilir ve robotun en olası yerini bulabilirsiniz.

Dediğim gibi, bunu denemedim, ama bence bir çim biçme makinesini kontrol etmek için yeterince iyi bir hassasiyet elde edebilmelisiniz. En azından bu şema özellikle pahalı, elde edilmesi zor olan herhangi bir şeye ya da kendi arka bahçenizde makul olarak ölçebileceğiniz şeyi zorlayan herhangi bir şeye dayanmamaktadır (örneğin nanosaniye zamanlaması yoktur).

Önceki cevaplar sorunu çim biçme makinesinin konumunu nasıl algılayabileceği açısından ele almaktadır. Ancak sensörler harici olabilir, yani evde. Kameraları, çim biçme makinesini bahçenizdeki herhangi bir yerde görebilecekleri şekilde yerleştirin. Çim biçme makinesine ve bazı referans noktalarına bir sembol veya bayrak veya renkli bir şey koyun (veya kızılötesi reflektörler veya led'ler kullanın, bu şekilde kameralara çentik filtresi lensleri takıp izleme kodunu özelleştirerek izin verin). Kameralar sabit olduğu için, video çerçevelerindeki referans noktalarının ve çim biçme makinesinin konumu açık yerelleştirme verileri sağlamalıdır. Hassasiyet kamera çözünürlüğüne bağlı olacaktır. Bu şekilde yerleşik elektronik cihazlara fazla harcama yapmak zorunda kalmazsınız ve görüntü işleme kodunuz 'evden' çalışabilir.

Robotun hareket etmesini istediğiniz aralığa (metre veya 100s metre?) Bağlı olarak bunun başarılması için birkaç yol düşünebilirim.

Bununla birlikte, GPS kesinlikle kolayca mevcut donanım ile inç hassasiyetini vermeyecektir. Bu hassasiyeti elde etmek için taşıyıcı faz diferansiyel düzeltmesi yapmanız gerekir. Bu çok zor olmasa da, bir modülü takmak kadar basit değil. Bir projeyi görmek için bu projeye bakabilirsiniz .

Daha kolay bir yaklaşım, IR veya ultrasonik işaretler kullanmak ve robot ile çeşitli işaretçiler arasındaki bağıl aralığı belirlemek için sensörleri kullanmak olabilir. Servo monteli bir alıcı vericinin açısını ve bağıl sinyal gücünü yalıtabilir. Ne yazık ki inç hassasiyetini bu şekilde elde edemezsiniz.

Başka bir seçenek, bir web kamerası ve bazı iyi bilinen şekiller / renkler kullanmak ve basit görüntü tanımayı çalıştırmaktır. Nerede olduğunuzu anlamak için üçgenleme kullanın (belki de web kamerasını bir step motorla döndürün). Bu, Arduino gibi küçük bir şeyden ziyade, gemide önemli miktarda CPU oomph (örneğin, bir BeagleBone veya netbook) varsa yapılabilir.

Diğer tüm cevaplardan farklı bir rotaya bakardım. Çevrenizdeki bahçenize bir tel gömün. 100kHz (veya bir şey) sinyali veren küçük bir devre ile sürün. Bir mobil platformla bunu tespit etmek çok kolay olurdu. Köpekleri bahçede tutmak için kullanılan çitsiz sistemler tarafından kullanılan aynı tekniktir. Cehennem, muhtemelen sensör olarak kullanmak için birimlerden birini alabilirsin.

Bu çevre kontrolünü sağlar. 100kHz sinyalini algılarsanız, sınırdasınız demektir. Elbette bunu önce bir biçme makinesi olmadan test edin (belki de ilk tasarımınız bunu yapmak için modifiye edilmiş bir R / C arabası olmalıdır. Ayrıca Windows PC'yi terk edip bir Arduino sistemi kapardım. Ucuz ve ilk yatırım için birkaç yüz dolar ve bir R / C araba, prototipiniz var.

Bir ebeveyn olarak bunu mümkün olduğunca güvenli hale getirmek istediğinizden eminim. Bu, güvenilir iki strokunuza bir grup elektronik bağlamak DEĞİLDİR. 80'li yıllardan Radio-Electronics dergisinin eski bir kopyasını bulabilecek misiniz? Orada Çim Biçme Makinesi adlı robotik bir biçme tasarımları vardı. Tabii ki orijinal tasarımlarını yeniden yaratmazsınız, ancak kesilmiş otları (engellerden kaçınma, çevre tespiti ve navigasyon) tespit etmek için inşa edilmesi kolay bir sensör de dahil olmak üzere birkaç yeni yenilikleri vardı ve daha da önemlisi, keskinleştirilmiş, sertleştirilmiş çelikten bir pounddan çok daha güvenli olan kesme bıçakları yuvarlaktır. Onların kesme sistemi aslında kendilerine tutturulmuş x-acto bıçaklı bir çift sallanan diskti. Diskler dönecektir, yani bir kaya (veya ayak!) Vereceği şekilde girerse, daha az felaket yaralanması ile sonuçlanır. Bu dizi makaleye göz atmanızı ve bazı ilkeleri modern tasarımınıza uygulamanızı şiddetle tavsiye ederim. Bunları halk kütüphanenizden alabilirsiniz; Benimkinin onlara sahip olduğunu biliyorum.

İyi şanslar, bu genç'un ilgisini ve düşünmesini sağlayacak harika bir proje gibi geliyor.

Sabit konum takibi için GPS'i jiroskoplarla kullanmanın mümkün olup olmadığını merak ediyorum. Her iki kaynaktan nasıl kararlı pozisyon hata sinyallerinin (PES) bilindiğini ve varsa, bulanık mantık öğrenme yöntemleri uygulanabilir. +/- 10m büyük ölçekli konum algılama GPS ve Gyro veya kısa mesafeli konum izleme +/- 0.1m için başka araçlar

Plan 1) Zigbee telsizi veya yerleşik veri toplama sistemi kullanarak çimleri biçen her çocuk için GPS yolu izleme verilerini ölçün. Daha sonra mesafeyi toplayan, eğim titremesini, üst üste binmeyi veya etkili X ve Y parça sayısını analiz eden bir yol analizi programındaki kararlılığı, deseni, hızı, etkinliği analiz edin.

2) Sonra optimum yolu seçin ve ezberleyin. Her bir çocuk tarafından kullanılan çeşitli yolları kaydetmek ve kaydedilen yolu yol performansı ve güvenliği açısından değerlendirmek için (çerez kırıntısı).

3) Ortogonal vektörler, eğik vektörler, dairesel izler kullanarak biçme yaparak çeşitli PES yollarını ölçün ve her araç yönlendirme yöntemi için etkili izleme hatasını belirleyin ve üretilen kesilmiş çimin estetik varyansları hakkında yorum yapın.

Analiz için biriktirilmiş kaydedilmiş konum sinyallerini kullanın ve daha sonra 4 kanallı Servo kontrollü sistemle robotik izleme deneyin. (Gaz, direksiyon, fren ve diğerleri.)

En büyük ders, nasıl iletişim kurulacağını öğrenmek (çocuklar, müşteriler ve mühendisler ile) Bir spesifikasyonu tasarlamadan önce nasıl yazacağınızı öğrenmek en büyük derstir. Kabul ve ret kriterleri ile hangi girdiler, süreçler ve çıktılar, çevresel girdiler ve test edilebilir / ölçülebilir parametreler. Her kilometre taşı için uygun ödüller ve başarısızlığın sonuçları da olmalıdır.

Bu, Proje Planı, Tasarım Spesifikasyonu ve DVT planının küçük resmi. (Tasarım doğrulama testi)

Başarınız buna bağlıdır. İyi şanslar ve iyi eğlenceler.

Bu sadece bir başlangıç ​​noktası olsa da, John Swindle'ın ses yerelleştiricisinin arkasındaki teoriyi açıklayan bu PDF'ye bakmanızı şiddetle tavsiye ederim . Hatırladığım gibi, farklı yerelleştirme yöntemlerini açıklar ve John'un yarım inç içinde doğru olan yöntemini açıklar! (Kurulum önemsiz değildir ve kod sağlanmamıştır, ancak DPRG'nin (Dallas Personal Robotics Group) RoboColumbus etkinliği için iyi bir etki için kullanılır).

/electronics//a/23506/5439

LPS hakkında başka bir soruya verdiğim cevaba bakın. Kısa cevap, bunun oldukça zor bir problem olduğu ve mevcut sistemlerin oldukça pahalı (birkaç bin dolardan başlayan). Ultrasonik sensörler kullanmanın önerisi iyi bir şeydir, Google'daysanız bunun için ultrason ve hatta sesli ses kullanma konusunda önceki sanatı bulabilirsiniz.

Şu anda udacity, Google'ın kendi kendini süren otomobilleri için nasıl yaptığını öğreten bir Robotik Otomobil Programlama ücretsiz, çevrimiçi bir kurs sunuyor . Temel olarak GPS, brüt konumlandırma ve saklanan haritaların yanı sıra yüksek doğruluk derecesine kadar yerelleştirme için görme algılaması için kullanırlar. Yazılım partikül filtreleri kullanır.

Eğer araştırmacılar tarafından kullanılan çok pahalı diferansiyel GPS ekipmanını kullandıysanız, sadece GPS ile yapabilirsiniz, ancak bu maliyet-etkin değildir. Önerdiğiniz gibi, birkaç düşük maliyetli (belki de Xbee?) Alıcı-vericiler kullanırsanız, bir nabız ileterek ve robottaki vericiden makineye seyahat etmek için geçen süreyi ölçerek mesafeyi son derece yüksek bir doğrulukla kolayca ölçebilirsiniz. uzaktan tekrarlayıcı ve arka. Bu, RADAR gibidir, ancak sinyali pasif bir yüzeyden sekmek yerine sabit transponderleriniz tarafından geri gönderilir.

DÜZENLEME: Kevin tarafından bu konuda çağrıldığımdan, belki de daha iyi açıklayabilirim ;-) (Hepsi iyi eğlenceler, Kevin'e en yüksek saygım var ve o nasıl yapılacağını göstermek için yeterli ayrıntı vermediğimden oldukça doğru bunu uygulayın).

İki nokta arasındaki yayılım gecikmesini doğru bir şekilde ölçmek için öncelikle iki şey gerekir: 1) Yansımalar bozulmalara neden olacağından düz çizgi sinyal yolu. 2) Senkronize saatler ve zaman aralıklarını gereken hassasiyete göre ölçme yeteneği kullanan her iki uçtaki bazı elektronikler.

Senkronize saatler, alıcı istasyonun saatini diğer istasyon tarafından gönderilen sinyalden çıkarabileceği için nispeten kolaydır. Bu saat kurtarma ile standart senkron veri iletimidir.

Burada, 1,25 Gbps çift yönlü veri bağlantısı üzerinden 10 km uzunluğunda bir fiber optik parçasına kolayca bu tür bir doğruluk kazandıkları bir ölçüm yayılım gecikmesi . Şunu belirtirler : "10 km'ye kadar uzunluklarda ~ 1000 düğümü subnanosaniye doğrulukla senkronize edebilmelidir."

Bu notta, iki düğüm arasındaki zaman ofsetini belirlemek için bir yöntem açıklanmaktadır. Bu düğümler, örneğin 1000BASE-X (Gigabit Ethernet) tarafından kullanıldığı için 8B / 10B kodlu 1.25 Gbps çift yönlü seri noktadan noktaya iletişim kanalı aracılığıyla bağlanır. Zaman ofseti, bir işaretleyici sinyali kullanılarak yayılma gecikmesini ölçerek belirlenir. Sinyal, (Virtex-5) FPGA'larda serileştirici / serileştirici (SerDes) işlevselliği kullanılarak bir master'dan bir slave node ve geri gönderilir. Slave düğümdeki geri kazanılan saat, tüm sistemin senkronize olması için slave'in iletim saati olarak kullanılır. 1,25 Gb / sn seri iletişim kanalı için gecikme, tek bir birim aralığının (yani 800 ps) bir çözünürlüğüyle bilinir. Bu çözünürlük, ana düğümün gönderme ve alma saati arasındaki faz ilişkisi ölçülerek daha da arttırılabilir. Tekniğin, ana ve bağımlı düğüm arasında çift yönlü bir noktadan noktaya bağlantıyı kolaylaştırmak için iki dalga boyunda kullanılan tek bir 10 km fiber üzerinde çalıştığı gösterilmiştir.

Ayrıca

3.125 Gbps hızında çalıştırılan kodlanmış bir seri iletişim kanalı kullanılarak bir verici ve bir alıcı arasındaki yayılma gecikmesini ölçme ilkesini doğrulamak için bir ilk test kurulumu yapılmıştır. Verici ve alıcı iki ayrı geliştirme kartında FPGA'larda bulunur. Bu ilk test düzeneği, 100 km'lik bir fiber üzerinde yayılma gecikmesini bir birim aralıkta (yani 3.125 Gbps'de 320 ps) ölçmenin mümkün olduğunu göstermiştir.

KULLANILAN EKİPMAN:

Test düzeneği iki ML507 Xilinx geliştirme kartından oluşur [7]. Her karta bir Virtex-5 FPGA monte edilmiştir. Bir ML507 geliştirme kartı ana düğüm, diğeri köle düğüm olarak atanır. Master ve slave, küçük form faktörlü takılabilir (SFP) alıcı-vericiler ve 10 km fiber ile bağlanır ve çift yönlü bir bağlantı oluşturur. Çift dalga boyunda çalıştırılan tek bir fiber kullanılır.

Şimdi bu özel kurulum çoğu hobi robotik projesi için aşırı derecede doludur, ancak raf geliştirme panolarını kullandığından ve çalışmak için özel bir yetenek gerektirmediğinden evde kolayca çoğaltılabilir. Robot söz konusu olduğunda, bağlantı bir fiber optik kablo yerine radyo olacaktır. Dışarıda sorunlu olabileceğinden parlak güneş ışığından şüpheleniyor olsam da, TV uzaktan kumandası gibi bir IR bağlantısı bile olabilir. Geceleri harika çalışabilir!

Diğerlerinin söylediği gibi, yerelleştirme zor bir sorundur ve makul maliyetle bir inçlik çözünürlük çok zordur. Robotik çim biçme makinelerini içeren üniversite düzeyinde bir rekabet olduğunu bilmek isteyebilirsiniz: ION Robotik Çim Biçme Makinesi Yarışması . ION için hazırlanan bir ekibin parçasıydım; Sonunda rekabet etmedik, ama kesinlikle sorun hakkında düşünmeye çok zaman harcadık, ki bu kesinlikle göründüğünden daha zor. Not rakiplerin çoğuson ION yarışması, ayrılan sürede alanın% 50'sinden daha azını biçti ve platformlar on binlerce dolara mal oldu! Bununla birlikte, bir avantajınız var, çünkü ION, sorunu çözmek için daha kolay hale getiren işaretçiler gibi harici navigasyon yardımcılarına izin vermiyor. (Ve zaman sınırınız yok.) Takımların proje raporlarına bakmak iyi bir fikir kaynağı olacaktır.

Sizinki gibi robotik bir çim biçme makinesi projesine başlasaydım, muhtemelen ucuz GPS (kaba konum için), IR / ultrasonik / çok renkli işaretçiler (ince (r) konum), kodlayıcılar (konum tahmini) ve bilgisayar görüşünün bir kombinasyonunu kullanırdım (çeşitli). Süslü GPS ve IMU sistemlerine binlerce dolar harcamayı tavsiye etmem. Kinect iyi bir fikirdir ve kesinlikle Lidar'dan çok daha ucuzdur; kesinlikle derinlik haritası ve kamera arasında çiğnemek için çok şey olacak.

Ayrıca, ilgili kavramlara giriş için kendi kendine giden arabaları programlama üzerine Udacity kursunu öneriyorum.

Şimdi bir inçlik çözünürlük gereksinimini ortadan kaldırmak için soruyu değiştirdiğinize ve bize bir Windows PC ve bir Microsoft Connect'e sahip olacağınızı söylediğinize göre, robottaki donanımla çok iyi bir konum yapabileceğinizi düşünüyorum.

İnsanların tee mesafesini bulmak için kullandıkları ucuz Golf Kapsamlarından bazılarını gördünüz mü?

Çalışma şekli, bayrağın yeşil üzerindeki algılanan yüksekliğini (sabit bir yüksekliktir) ölçmek ve tee'ye olan mesafeyi göstermek. Bu, sağ tarafın açısını ve yüksekliğini biliyorsanız, tabanın uzunluğunu hesaplayabileceğiniz basit bir sağ üçgendir. Bu tam olarak oğullarınızın geometride ve daha sonra trigonometride öğreneceği bir şey.

Eviniz partinizin her tarafından göründüğü için, belki de 2 köşeyi görmek ve mesafeyi hesaplamak kolay olurdu?

Biçicinin kendisinin ses enerjisini kullanın. Kendi pinger'i. Veya belki de gürültüsü çoğunlukla biçiciye eklenen bir ses cıvıltısı pingerini maskelemek için kullanılabilir, belki de krank miline veya bıçağa senkronize olabilir. Biçiciye ve avlu etrafındaki birkaç yere bir mikrofon yerleştirin. Gürültüye göre konum hakkında kabaca bir tahmin alın. En yakın mikrofonların çok yollu problemleri olmayacak. Ardından, uçuş süresi ses gecikmesini tahmin etmek için en yakın mikrofonlardan gelen sesi çapraz olarak ilişkilendirin. Gecikme tahminlerinde gürültüden kurtulmak ve trig uygulamak için Ortalama veya Kalman filtresi. Çim biçme makinesinde bir cıvıltı veya motor titreşimini gizleyebilir (insanlardan) ve tespit ederseniz (çapraz korelasyon ile), inçlik doğruluk elde edebilirsiniz.

Check out http://porcupineelectronics.com/uploads/LR3_Data_Sheet.pdf Bu küçük LR3 adaptörü (eski ama daha iyi olanı yolda), bir PC veya SBC'yi Fluke 411D mesafe ölçere arayüz etmenizi sağlar, hatırladığım gibi 30 M'den +/- 3 mm'ye kadar doğruluk. Çıkan yeni birim (LR4) daha yeni Fluke ölçüm cihazlarıyla çalışır. Yüksek hassasiyetli açı ölçümleri için, bilinen hedeflere ve pan servo üzerinde yüksek çözünürlüklü bir kodlayıcıya sahip olabilmeniz için bir pan / tilt platformundaki bir kamerayla, robotunuzun avlunuzun haritasına göre konumunu üçgenleştirebilmeniz gerekir. ihtiyacınız olan doğruluk. Kodda bir miktar trigonometriye ihtiyacınız olacak (lise matematik dersimin üstünde). Gerekli denklemi internette buldum (Wikipedia). Buraya eklerdim ama bilginin saklandığı ev makinemden uzaktayım. Sistem aynı zamanda haritanın oluşturulmasını da kolaylaştırabilir. Pasif titreşim yalıtımlı jiro stabilize bir platforma ihtiyacınız olabilir (çim biçme makineleri çok fazla titreşime sahiptir). Anında ölçümler için lazeri hedefte tutmak için izleme yazılımına ihtiyacınız olabilir. Hesaplama gücünüz mütevazıysa, doğru kilometre sayacı size "düzeltmeler" arasında daha fazla zaman verecektir.