Navigálás a robotban cipőérzékelőkkel, GPS nélkül, W/o Térkép: 13 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Kövesse a következőt: Az oblu beltéri navigációs érzékelő További információ az oblu -ról »

A robot előre beprogramozott útvonalon mozog, és (bluetooth-on) továbbítja tényleges mozgási információit egy telefonra valós idejű követés céljából. Az Arduino előre be van programozva az útvonallal, az oblu pedig a robot mozgásának érzékelésére szolgál. Az oblu rendszeres időközönként továbbítja a mozgási információkat Arduino -nak. Ennek alapján az Arduino szabályozza a kerekek mozgását, hogy a robot kövesse az előre meghatározott útvonalat.

1. lépés: RÖVID BEVEZETÉS

A projekt arról szól, hogy a robot előre meghatározott útvonalon mozogjon pontosan, anélkül, hogy GPS-t vagy WiFi-t vagy Bluetooth-ot használna a helymeghatározáshoz, még a térképet vagy az épület elrendezési tervét sem. És valós időben rajzolja meg a tényleges útvonalat (a skálához). A Bluetooth használható vezeték helyettesítésére, valós idejű helyadatok továbbítására.

2. lépés: AZ ÉRDEKES HÁTTÉRTÖRTÉNET

Csapatunk elsődleges célja a cipőre szerelt gyalogos navigációs érzékelők fejlesztése. Egy akadémiai kutatócsoport azonban megkeresett bennünket azzal a megköveteléssel, hogy navigáljon a robot beltéren, és egyidejűleg figyelje valós idejű pozícióját. Ilyen rendszert akartak használni a sugárzás feltérképezésére egy zárt kamrában, vagy gázszivárgást észleltek egy ipari környezetben. Az ilyen helyek veszélyesek az emberre. robusztus megoldást keres Arduino alapú robotunk beltéri navigációjához.

Nyilvánvaló választásunk bármely mozgásérzékelő modul (IMU) esetében az "oblu" volt (lásd a kép felett). De a trükkös rész itt az volt, hogy az oblu meglévő firmware-e alkalmas a lábakra szerelt beltéri gyalogos halottszámlálásra (PDR) vagy a gyalogos navigációra, egyszerű szavakkal. Az oblu PDR teljesítménye beltéren, mint lábra szerelt IMU, lenyűgöző. Az Android alkalmazás (Xoblu) elérhetősége az oblu valós idejű nyomkövetésére cipőérzékelőként növeli az előnyt. A kihívás azonban az volt, hogy kihasználják a meglévő algoritmusát, amely emberi járásmodellre épül, a robot navigálásához és megfigyeléséhez.

3. lépés: RÖVID INTRO AZ "oblu" -hoz

Az "oblu" egy miniatürizált, olcsó és nyílt forráskódú fejlesztési platform, amelyet viselhető mozgásérzékelő alkalmazásokra terveztek. Újratölthető Li-ion akkumulátor, és lehetővé teszi a beépített USB-akkumulátor töltését. Beépített Bluetooth (BLE 4.1) modulja van a vezeték nélküli kommunikációhoz. Az "oblu" egy 32 bites lebegőpontos mikrokontrollert (Atmel AT32UC3C) tartalmaz, amely lehetővé teszi a komplex navigációs egyenletek megoldását a fedélzeten. Ezért az összes mozgásfeldolgozást maga az oblu végzi, és csak a végeredményt továbbítja. Ez rendkívül egyszerűvé teszi az oblu integrálását a társított rendszerrel. Az "oblu" több IMU (MIMU) tömböt is tartalmaz, amely lehetővé teszi az érzékelő összeolvadását és javítja a mozgásérzékelési teljesítményt. A MIMU megközelítés növeli az "oblu" egyediségét.

Az oblu belső számításai az emberi járáson alapulnak. Az oblu elmozdulást ad két egymást követő lépés és a címváltozás között. Hogyan - amikor a láb érintkezik a talajjal, a talp sebessége nulla, azaz a talp áll. Így az oblu észleli a „lépéseket”, és kijavít néhány belső hibát. És ez a gyakori hibajavítás nagyszerű nyomkövetési teljesítményt eredményez. Tehát itt van a fogás. Mi van akkor, ha robotunk is ugyanúgy jár - mozog, megáll, mozog, megáll … Tulajdonképpen az oblu minden olyan tárgyra használható, amelynek mozgása szabályos nulla és nulla mozzanatokkal rendelkezik. Így oblu -val haladtunk előre, és pillanatok alatt össze tudtuk szerelni a robotunkat és a nyomkövető rendszert.

4. lépés: MILYEN HASZNOSSÁGÚ AZ "oblu"?

Időnk közel 70% -át bent töltjük. Ezért sok olyan alkalmazás létezik, amelyek emberek és gépek beltéri navigációját igénylik. A leggyakrabban használt helymeghatározó megoldás a műholdas GPS/GNSS, amely jó a kültéri navigációhoz. Meghibásodik beltéri vagy városi környezetben, amelyekhez a tiszta égbolt nem fér hozzá. Ilyen alkalmazások például a nyomornegyedek vagy a nehéz fa lombkorona alatti területek földrajzi felmérése, a robotok beltéri navigálása, a mentési ügynökök elhelyezése tűzoltáshoz, bányászati balesetekhez, városi hadviseléshez stb.

Az oblu elődjét egy nagyon kompakt cipőérzékelőként (vagy PDR-érzékelőként) mutatták be a tűzoltók elhelyezésére, amelyet később továbbfejlesztettek és módosítottak, mint egy könnyen konfigurálható fejlesztési platformot azoknak a gyártóknak, akik könnyen pontos- megfizethető tehetetlenségi érzékelő megoldás emberek és robotok beltéri navigációjához. Eddig az oblu felhasználói bemutatták alkalmazását a gyalogosok követésében, az ipari biztonságban és az erőforrás-kezelésben, a taktikai rendészetben, a GPS-mentes terület földrajzi felmérésében, az önnavigációs robotban, a segítő robotikában, a játékban, az AR/VR-ban, a mozgászavarok kezelésében, a fizika megértésében. mozgás stb. Az oblu alkalmas olyan helyekre, ahol helyszűke van, pl viselhető mozgásérzékelés. A beépített Bluetooth-nak köszönhetően vezeték nélküli IMU-ként is használható. A fedélzeti lebegőpontos feldolgozási képesség, valamint a négy IMU-tömb lehetővé teszi az érzékelő összeolvadását és a mozgásfeldolgozást a modulon belül, ami nagyon pontos mozgásérzékelést eredményez.

5. lépés: A PROJEKT TÖRTÉNETE

A projekt története megtalálható a videóban…

6. lépés: A RENDSZER LEÍRÁSA

A robot előre beprogramozott útvonalon mozog, és (bluetooth-on) továbbítja tényleges mozgási információit egy telefonra valós idejű követés céljából.

Az Arduino előre be van programozva az útvonallal, az oblu pedig a robot mozgásának érzékelésére szolgál. Az oblu rendszeres időközönként továbbítja a mozgási információkat Arduino -nak. Ennek alapján az Arduino szabályozza a kerekek mozgását, hogy a robot kövesse az előre meghatározott útvonalat.

A robot útvonala egyenes vonalú szegmensek halmazaként van programozva. Minden vonalszakaszt a hossza és az előzőhöz viszonyított iránya határoz meg. A robot mozgása diszkrét marad, azaz egyenes vonalban mozog, de kisebb szegmensekben (az egyszerűség kedvéért hívjuk „lépéseknek”). Minden lépés végén az oblu továbbítja a lépés hosszát és az eltérés mértékét (irányváltozás) az egyenes irányból az Arduino -ba. Az Arduino minden lépésben kijavítja a robot beállítását, ha ilyen információt kap, ha eltérést észlel az előre meghatározott egyenes vonaltól. Program szerint a robotnak mindig egyenes vonalban kell mozognia. Mindazonáltal eltérhet az egyenestől, és bizonyos szögben vagy ferde úton haladhat az olyan nem ideális körülmények miatt, mint az egyenetlen felület, a tömegegyensúlytalanság a robotszerelésben, az építészeti vagy elektromos egyensúlyhiány az egyenáramú motorokban vagy az elülső szabadon futó kerék véletlenszerű helyzete. Tegyen egy lépést.. javítsa az irányt… lépjen előre. A robot hátrafelé is mozog, ha többet halad, mint az adott vonalszakasz programozott hossza. A következő lépéshossz az adott egyenes szakaszból hátralévő távolságtól függ. A robot nagy lépéseket tesz, ha a megtett távolság nagyobb, és kisebb lépéseket tesz a célállomás közelében (azaz minden egyenes szakasz végén). Az oblu egyidejűleg továbbítja az adatokat az Arduino -nak és a telefonra (Bluetooth -on keresztül). A Xoblu (az Android-alkalmazás) néhány egyszerű számítást végez az útvonal felépítéséhez a robottól kapott mozgási információk alapján, amelyet a telefon valós idejű követésére használnak. (A Xoblu -t használó útvonalépítést a második kép szemlélteti).

Összefoglalva, az oblu érzékeli a mozgást, és rendszeres időközönként közli a mozgással kapcsolatos információkat az Arduino -val és a telefonnal. A programozott útvonal és az oblu által küldött mozgási információk alapján az Arduino szabályozza a kerekek mozgását. A robot mozgása NEM távolról vezérelhető, kivéve a start/stop parancsokat.

Az oblu firmware -jéhez látogasson el a

A robot Aurduino kódját a https://github.com/vijkumsha/oblu_Robot címen találja

7. lépés: ÚTMUTATÁS

A robotot akkor lehet a legjobban irányítani, ha csak egyenes vonalú szegmensekben jár. Ezért az útvonalat először egyenes vonalú szegmensek halmazaként kell modellezni. A képek tartalmaznak néhány példaútvonalat és azok elmozdulását és elmozdulását. Így van programozva az útvonal Arduino -ban.

Hasonlóképpen bármilyen útvonal, amely egyenes vonalú szegmensek halmaza, definiálható és programozható az Arduino programban.

8. lépés: ÁRAMSZERELÉS

A legfelső szintű rendszerintegrációs diagram. Az Arduino és az oblu a hardveregység része. Az UART az Arduino és az oblu közötti kommunikációra szolgál. (Kérjük, vegye figyelembe a Rx/Tx csatlakozást.) Az adatfolyam iránya csak tájékoztató jellegű. Az egész hardvereszköz bluetooth segítségével kommunikál az okostelefonnal (Xoblu).

9. lépés: ÁRAMDIAGRAM

A részletes elektromos kapcsolatok az Arduino, az oblu, a motorvezérlő és az akkumulátor között.

10. lépés: KOMMUNIKÁCIÓS PROTOKOLL:

Az alábbiakban bemutatjuk, hogyan zajlik az adatkommunikáció a robotra szerelt oblu szenzor és az okostelefon, azaz a Xoblu között:

1. lépés: Az Xoblu START parancsot küld az oblu -nak 2. lépés: az oblu nyugtázza a fogadó parancsot a megfelelő ACK elküldésével az Xoblu -hoz (lépés = amikor nulla mozgást vagy álló helyzetet észlel). 4. lépés: A Xoblu nyugtázza az utolsó DATA csomag fogadását azáltal, hogy elküldi a megfelelő ACK -t az oblu -nak. (A 3. a START, ACK, DATA és STOP részletei

11. lépés: HOGYAN MŰKÖDIK az "oblu" IMU (opcionális):

Néhány hivatkozás bemutatása az oblu áttekintéséről és a lábra szerelt PDR érzékelők alapvető működési elvéről:

Az oblu elérhető forráskódja a lábra szerelt navigációra irányul. És legjobban erre a célra optimalizálva. Az alábbi videó bemutatja alapvető működési elvét:

Íme néhány egyszerű cikk a lábra szerelt PDR érzékelőkről: 1. Kövesd a lépéseimet

2. Folytassa a lépéseim követését

Ebben a dokumentumban további részleteket találhat a gyalogos halottszámlálásról lábérzékelők használatával.

12. lépés: Látogassa meg az „oblu.io” oldalt (nem kötelező)

Nézze meg a videót az "oblu" lehetséges alkalmazásairól:

---------------- Kérjük, ossza meg visszajelzéseit, javaslatait és hagyja megjegyzéseit.

13. lépés: ALKOTRÉSZEK

1 oblu (nyílt forráskódú IMU fejlesztési platform)

1 intelligens motoros robot autó akkumulátor doboz alvázkészlet DIY sebesség kódoló az Arduino számára

1 Forrasztás nélküli kenyérsütő fél méretben

1 Férfi/Női Jumper vezetékek

2 Kondenzátor 1000 µF

1 Texas Instruments Dual H-Bridge motor meghajtó L293D

1 Arduino Mega 2560 és Genuino Mega 2560

4 Amazon Web Services AA 2800 Ni-MH újratölthető