Autonomer Erkundungsroboter mit CAM+ Fernsteuerung

Hallo Leute!

Ich habe ehrlich gesagt noch nicht wirklich viel erfahrung mit microcontrollern, aber man lernt ja kontinuierlich weiter ;)

Ich bin gerade dabei einen Roboter zu planen- als MC habe ich mir den PIC 18F8720 ausgeguckt. Der hat 80 Beinchen und hat 68 I/O Pins, ich denke das wird vorerst reichen.

als Fahrgestellt möchte ich das Robby RP5 Fahrgestell von Conrad benutzen. Er soll ein paar Sensoren bekommen, an jede Ecke ein IR und vorne ein Ultraschallsensor (wenn möglich möchte ich ihn selbst bauen, ka ob das klappt aber sender und empfänger gibts bei Reichelt).

der roboter soll unbekante umgebung autonom erkunden können, daten sammeln (was genau weiß ich noch nicht :)) und diese über WLAN ausgeben sobald er wieder in reichweite des Heimnetzes kommt. dabei soll ein kameramodul benutzt werden (S/W) und die bilder sollen abrufbar sein wenn sich der Rob im Netz befindet.

des weiteren soll er eine Fernsteuerung bekommen, diese soll entweder über 433Hz Modul kommuniziern können oder am rechner anschließbar sein und dann ebenfalls über wlan funktioniern (das wird aber erst sehr spät möglich sein)

der roboter soll vorerst über seine sensoren umgebungsdaten sammeln, und karten erstellen können, welche er auch selbst benutzen kann um sich zu orientieren.

so, ich wollte fragen ob das möglich ist, vor allem interessiert mich ob das fahrgestell schonmal von jemandem von euch verwendet wurde und wie geländegängig es ist? schnell muss der roboter nicht sein.

des weitern interessiert mich nochob der microcontroller richtig gewählt wurde? einer von Microchip muss es auf jeden fall sein, denn ich möchte keienn neuen brenner und kein nues wissen kaufen müssen, vor allem aber keine neue software.

So, über ein paar tipps würde ich mich sehr freuen, da dies mein erstes größeres elektronik-projekt wäre.
Das soetwas viel ausdauer, geduld und auch ein wenig geld braucht weiß ich schon :), das ist nur leider auch schon fast alles.

Vielen dank euch erstmal, Zachso

Zitat:

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Zitat von Zachso

als Fahrgestellt möchte ich das Robby RP5 Fahrgestell von Conrad benutzen.

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Kannst du nehmen. Ich verwende das auch bei meinem Projekt. Der einzige Nachteil ist, ist, dass sich die Ketten, die aus Plastik sind auf Stein abreiben.

Zitat:

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Zitat von Zachso

Er soll ein paar Sensoren bekommen, an jede Ecke ein IR und vorne ein Ultraschallsensor (wenn möglich möchte ich ihn selbst bauen, ka ob das klappt aber sender und empfänger gibts bei Reichelt).

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Ich würde einen fertigen Ulstraschallsensor kaufen.
Schau dir dazu mal in der Wiki den Bereich Sensoren an. Da werden ein paar genannt.

Zitat:

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Zitat von Zachso

des weiteren soll er eine Fernsteuerung bekommen, diese soll entweder über 433Hz Modul kommuniziern können oder am rechner anschließbar sein und dann ebenfalls über wlan funktioniern (das wird aber erst sehr spät möglich sein)

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Kannst du dir mal meine anschauen. http://imadeit.roboterbastler.de/fernbedienung.html
Da ist auch ein Schaltplan dabei.

Zitat:

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Zitat von Zachso

so, ich wollte fragen ob das möglich ist, vor allem interessiert mich ob das fahrgestell schonmal von jemandem von euch verwendet wurde und wie geländegängig es ist? schnell muss der roboter nicht sein.

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Schnell ist der untersatz nicht, er ist halt billig. Laut ist er auch nocht. Am besten ist der Catwiesel.

jon

Klingt interessant :-)
Vor allem die Sache mit der Kartierung des Geländes interessiert mich...

Wie willst du das genau angehen?
4(?) IR-Sensoren und einen US dürften für eine Kartierung etwas wenig sein und die Kamera wirst du denke ich fast nicht dafür nutzen können. Ich habe soetwas selbst noch nie gemacht, aber denke, dass du zumindest noch eine oder zwei Inkrementaldrehscheiben für die Weglänge brauchen wirst. Denn wie soll der Roboter sich an einer gespeicherten Landschaftskarte orientieren, wenn er nicht weis welche Strecke er zurücklegt?

Stimmt. Der zurückgelegte Weg muss auf jeden Fall gemessen werden.
Aber vier IR-Sensoren müssten ausreichen, um wenigst eine grobe Karte erstellen zu können.
Eigentlich müsstest du alle vier Seiten mit IR-Sensoren "pflastern", da der Erfassungsbereich von einem Sensor nur sehr klein ist. Ultraschallsensoren sind da aber auch wieder nicht geeignet, da bei denen der Öffnungswinkel zu groß ist.
Vielleicht kann ich dir in einem Jahr^^ mehr dazu erzählen, da ich das bei meinem Bot auch noch einbauen will.
Ich will eine Karte des Hofs erstellen, in der auch vermerkt sein soll, wo der Bot in den letzten zwei Tagen schon war.

jon

Das Problem ist auch die Datenspeicherung...

Wenn du die Daten in den EEPROM speicherst hast du zwar in der Regel dafür genug Platz (4MB beim Mega128) aber 2 Punkte geben mir zu denken.

Der AVR benögt ca. 9ms für das Schreiben eines Bytes in den EEPROM und ab 100.000 Lösch-Schreibzyklen sinkt dann auch noch die Lebenserwartung deines EEPROMs...

Nehmen wir an du setzt 7 Sensoren ein (1US, 2 Inkrementaldrehscheiben für jede Kette und 4 SHARP-Sensoren).


Um Kartenpunkte festzuhalten musst du dir außerdem ein System überlegen, wie du die Daten so aufbereitest und im EEPROM ablegst dass daraus eine Karte entsteht. Mit bloßen Sensorwerten ist das nicht getan. Das heist, dass ein Wert eines Sensors würde ich tippen 5Bytes einnimmt.

Bei 7 Sensoren sind das 5*7 = 35Bytes, um 35 Bytes zu schreiben brauchst du ca. 310ms Zeit. (eine drittel Sekunde!) In dieser Zeit werden nur die Werte gespeichert! Dein AVR tut derweilen nichts anderes.
Naja, das ist noch nicht so wild...

Viel bemerkenswerter sind die 100.000 Zyklen, die der EEPROM mitmacht bevor nicht mehr gewährleistet ist, dass er tadelos funktioniert.

Um eine einigermaßen brauchbare Kartierung zu erstellen solltest du (je nach Geschwindigkeit des Roboters) alle 2 Sekunden die Sensorwerte festhalten. Das heist alle 2 Sekunden finden 35 Schreibvorgänge statt. In einer Stunde (!!) Betrieb bführt damit der AVR schon über 60.000 Schreibzyklen aus....da kannste ausrechnen wie lang dir der EEPROM das mitmacht...

...im Endeffekt auch nur eine kleine Zahlenspielerei aber auch solche Dinge sollte man berücksichtigen.

Ich hab da mal ne ganz blöde Idee :-k

Wenn die Achsen unter nem Schalter aufgehängt sind, also die Motoren nur drehen, wenn die Räder Bodenkontakt haben und wenn kein Kontakt ist, sofort stoppen, dann könnte man die Werte der Encoder zweier Antriebsmotoren zur Streckenspeicherung bzw. zur Streckenbestimmung nutzen, die Werte werden parallel gespeichert, woraus die Fahrtrichtung des Bot errechnet wird, vieleicht mit Kompassunterstützung.
Nachträglich lassen sich die Routen, welche grafisch als Fläche oder Linie dargestellt werden am Rechner (z.B. wenn Bot zwischendurch rückwärts fährt, obwohl man das wieder von den Wert abziehen könnte) korrigieren \:D/

Ist das programmiertechnisch möglich? 8-[

Genau so würde ich das auch machen!
Ein Kompass wäre sehr gut, da fällt mir spontan auch eine Idee dazu ein.

Der Kompass würde das Mappen denke ich sehr erleichtern, weil du mit ihm weist WO sich Hindernispunkte befinden.
Nehmen wir mal an du nordest deinen Roboter und den Kompass zunächst. Dann weist du genau in welche Richtung die einzelnen IR-Sensoren abstrahlen. Beispielsweise 60°, 120°, 180°,...usw.
Trifft nun ein IR-Sensor auf ein Hindernis weist du durch ihn in welchem Abstand sich ein Hindernis befindet und durch den Kompass und die oben genannte Nordung in welchem Winkel es sich relativ zum Roboter aufhält. Dadurch hast du 2 Koordinaten, die dir für eine solche Kartierung reichen.

EDIT: Die Wegerfassung sollte man natürlich auch nicht vergessen :-)

Ich hatte in nem nderen Thread vor einiger Zeit auch mal ne andere Idee erwähnt, die jetzt vieleicht erhört wird :-k

Wenn man den Kompass umprogrammieren/ umbauen würde, könnte man eine eigene Sendequelle zur Positonsbestimmung verwenden, also dass der Kompass nicht mehr aufs Magnetfeld der Erde, sonder auf nen Sender (Wie n Peilsender) reagiert und dieser Sender hat nen festen Standort, wonach dann die Karte erstellt werden kann \:D/

Jo, hallo erstmal leude...

vielen Dank für eure Ideen. In den EEPROM zu schreiben würde nicht gehn, weil der nur 1kB groß ist. ES müsste also eine Karte her. In der ct hab ich gelesen dass die sowas gerade ihrem ct-Bot eingebaut haben, allerdings kostet das modul für den ct-Bot it wlan, LAN und sd-slot über 100€ und das ist VIEL zu teuer. ich werde also etwas in der Art selber bauen müssen, vllt. kaufe ich auch einfach ein ITX-board, welche ich dann runter takte und somit habe ich dann ja meinen speicher, mein wlan, meine usb-anschlüsse ud genug rechenpower für alles was etwas größer wäre. das Problem dabei wäre natürlich die Stromaufnahme.

aber bis jetzt hört es sich ja noch gar nicht mal so schlecht an was ihr dazu sagt, das freut mich weil ich schon befürchtet hatte ich werde für bekloppt erklärt.

zuerst mal zu dem Kompass: ich ahbe ein Kompassmodul gefunden welches 40€ kostet, das gibts hier: http://www.roboter-teile.de/Shop/the...id=11&source=2 und nochmal bei robotikhardware.de einzge frage die ich dazu hab ist eigetlich: geht das net billiger?

so, nun noch eien smple frage zur stromversorgung: ich habe vor einen 12V Bleigelakku zu verwenden, den habe ich von dem Vateder meiner Freundin bekommen und der ist aus ner alten USV. vorerst sollte das gehn denke ich. einziges problem: reicht es solch einen DC/DC Spanungswandler wie diesen hier zu verwenden um von der 12V ausgangsspannung auf meien benötigten 5V für die schaltung zu kommen?
http://www.reichelt.de/?SID=27k1-Bea...is;OFFSET=1000
die gibts auch noch in ausführungen mit 2 oder 3 Watt, aber am anfang sollte 1W reichen denke ich, und später kann ich imernoch nachrüsten.

Dabei tut sich allerdings gleich die nächste Frage auf: kann ich auch mehrere von den Wandlern parallel schalten so dass ich z.B. um die Funktion von einem 3W-Wandler zu bekommen auch 3x1W parallel schalten kann? Vllt noch einen poti dahinter um evtl. Spannungsunterschiede auszugleichen, aber sonst sollte das doch funktionieren?

nächste Frage: da ich ne große wieser genau vor der tür habe wo ich meinen robot ausprobiern könnte wollte ich fragen wie das mit der stromversorgung ist? ich hatte vor das chassis oben mit solarzellen zu bestücken und zusätzlich noch ausfahrbare solarzellen ranzubauen, falls die spannung faällt wird dann alles abgeschalten und die dinger werden rausgefahren. dann läd sich mein roboter auf und fähr erst weiter wenn der akku wieder eine spannung von beispeilsweise 12V erreciht hat (wann genau ist ja nur eine Frage der Programmierung, darüber lässt sich reden...) ich dachte dabei an solarzellen von conrad (Buisness-Katalo seite 1105) das sowas wahrscheinlich nur bei sehr viel sonne ordentlich funktioniert weiß ich leider auch, dashalb wollte ich noch foto-widerstände platzieren um zu gucken wie hell/dunkel es ist um den robot dann entscheiden zu lassen was er tut: solarzellen ausfahren und stehen bleiben oder zurück nach hause fahren. beides gleichzeitg soll nicht möglich sein, weil er mit ausgefahrenen solarzellen ja größer wird und somit die sensoren 1. verars... werden könnten oder einfach zu spät reagieren. und 2. will ich auch nummer sicher gehn dass da nix abbricht,solarzellen sind schließlich teuer.

so, nächstes thema sensoren:
also 4 IR und 1 US reichen nicht aus, die reichen maximal um den weg zu suchen wo es lang gehn soll. zusätzlich sollen noch kollisionsschate hinzukommen, falls doch mal was schief geht. wie ich allerdings die kartierung mache weiß ich noch nicht, ich wollte da eigentlich vom ct-Bot angucken, der hat eien solche einhet und da werd ich dann wol einfach mal gucken wie der es macht. jedenfalls hört sich das mit den Drehscheiben recht vernünftig an.

eine einzige Sorge habe ich noch mit den sharp-sensoren:
ganz billig sind sie janicht, aber was spricht dagegen folgendes set zu nehmen: http://www.roboter-teile.de/Shop/the...lid=5&source=2
da könnte ich dann auch mehrere kaufen, aber ich habe das gefühl dass das nicht unbedingt genau das selbe ist wie z.B. ein GP2D12
welchen Unterscheid gibt es bei den beiden methoden?

so, fast fertig :) noch ein letztes wort zur CAM: diese soll nur mir dienen, und zwar wenn ich auf den roboteer zugreifen möchte oder wenn ich ihm steuerbefehle von gaaaanz weit weg übermitteln möchte (bspw. per WLAN) eine sensorfunktion war ihr nie angedacht. ich denke für eine bildauswertung ist solch ein lahmer PIC eh zu langsam.

ich danke euch, für mehr ideen wäre ich natürlich auch noch dankbar.

MfG, Zachso

PS: ich fahr nächste woche nach berlin, hat jemand von euch einen kleineen tipp was elektronik-shops angeht? ich würde mich da gerne mit ein paar kleinteilen eindecken, wie widerständen, kondensatoren, trimmern, potis usw... was man halt so braucht. nur übers internet ists mir zu teuer darum wollt ich die gelegenheit gleich nutzen wenn ich mal aus meinem nest hier raus komme...

Zitat:

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Zitat von Zachso

vielen Dank für eure Ideen. In den EEPROM zu schreiben würde nicht gehn, weil der nur 1kB groß ist. ES müsste also eine Karte her. In der ct hab ich gelesen dass die sowas gerade ihrem ct-Bot eingebaut haben, allerdings kostet das modul für den ct-Bot it wlan, LAN und sd-slot über 100€ und das ist VIEL zu teuer. ich werde also etwas in der Art selber bauen müssen, vllt. kaufe ich auch einfach ein ITX-board, [....]

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Und ich habe vergessen, dass du ja einen PIC, keinen AVR verwendest aber naja, die verhalten sich ähnlich. Ich denke eine SD-Karte dürfte für den Zweck aber auch reichen. Mit ITX kenne ich mich nicht aus.

Zitat:

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Zitat von Zachso

zuerst mal zu dem Kompass: ich ahbe ein Kompassmodul gefunden welches 40€ kostet, das gibts hier: http://www.roboter-teile.de/Shop/the...id=11&source=2 und nochmal bei robotikhardware.de einzge frage die ich dazu hab ist eigetlich: geht das net billiger?

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Viel billiger wirst du solche Module nicht finden nein. Den Kompass wo du gefunden hast verwenden hier einige (so auch ich). Sagen wir so: Er ist nicht umsonst aber hat Qualität.

Zitat:

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Zitat von Zachso

so, nun noch eien smple frage zur stromversorgung: ich habe vor einen 12V Bleigelakku zu verwenden, den habe ich von dem Vateder meiner Freundin bekommen und der ist aus ner alten USV. vorerst sollte das gehn denke ich. einziges problem: reicht es solch einen DC/DC Spanungswandler wie diesen hier zu verwenden um von der 12V ausgangsspannung auf meien benötigten 5V für die schaltung zu kommen?
http://www.reichelt.de/?SID=27k1-Bea...is;OFFSET=1000
die gibts auch noch in ausführungen mit 2 oder 3 Watt, aber am anfang sollte 1W reichen denke ich, und später kann ich imernoch nachrüsten.

Dabei tut sich allerdings gleich die nächste Frage auf: kann ich auch mehrere von den Wandlern parallel schalten so dass ich z.B. um die Funktion von einem 3W-Wandler zu bekommen auch 3x1W parallel schalten kann? Vllt noch einen poti dahinter um evtl. Spannungsunterschiede auszugleichen, aber sonst sollte das doch funktionieren?

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Nein, hier könnte es Probleme geben. Erst mal ist der von dir ausgesuchte Wandler finde ich etwas zu schlecht bemessen....200mA hast du schnell erreicht und nach oben sollte man immer etwas Luft haben. Es ist sehr problematisch solche Wandler parallel zu schalten, das habe ich leider auch schon festgestellt. Auf Grund der Leiterbahnwiderstände und sonstiger nicht idealer Zustände teilen die sich ihre Arbeit nicht auf! So kann es sein, dass einer glüht während die anderen alle keine Arbeit haben. So war das auch bei meinem Roboter. Spätestens wenn du einen Poti an den Eingang baust geht nix mehr weil dann die Widerstandsdifferenzen viel zu hoch sind. Kauf lieber einen mit ordentlich Spielraum

Zitat:

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Zitat von Zachso

nächste Frage: da ich ne große wiese genau vor der tür habe wo ich meinen robot ausprobiern könnte wollte ich fragen wie das mit der stromversorgung ist? ich hatte vor das chassis oben mit solarzellen zu bestücken und zusätzlich noch ausfahrbare solarzellen ranzubauen, falls die spannung faällt wird dann alles abgeschalten und die dinger werden rausgefahren. dann läd sich mein roboter auf und fähr erst weiter wenn der akku wieder eine spannung von beispeilsweise 12V erreciht hat (wann genau ist ja nur eine Frage der Programmierung, darüber lässt sich reden...) ich dachte dabei an solarzellen von conrad (Buisness-Katalo seite 1105) das sowas wahrscheinlich nur bei sehr viel sonne ordentlich funktioniert weiß ich leider auch, dashalb wollte ich noch foto-widerstände platzieren um zu gucken wie hell/dunkel es ist um den robot dann entscheiden zu lassen was er tut: solarzellen ausfahren und stehen bleiben oder zurück nach hause fahren. beides gleichzeitg soll nicht möglich sein, weil er mit ausgefahrenen solarzellen ja größer wird und somit die sensoren 1. verars... werden könnten oder einfach zu spät reagieren. und 2. will ich auch nummer sicher gehn dass da nix abbricht,solarzellen sind schließlich teuer.

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Die Idee hört sich echt gut an! :)
Da kommts natürlich auf deinen Gesamtstromverbrauch an. Wenn der sich in Grenzen hält sind Solarzellen natürlich machbar. Dann aber auch wohl nur wie du bereits gesagt hast als Akkulader, denn Solarzellen kannst du kaum belasten.

Zitat:

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Zitat von Zachso

eine einzige Sorge habe ich noch mit den sharp-sensoren:
ganz billig sind sie janicht, aber was spricht dagegen folgendes set zu nehmen: http://www.roboter-teile.de/Shop/the...lid=5&source=2
da könnte ich dann auch mehrere kaufen, aber ich habe das gefühl dass das nicht unbedingt genau das selbe ist wie z.B. ein GP2D12
welchen Unterscheid gibt es bei den beiden methoden?

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Ich habe das Set das du hier vorschlägst noch nicht verwendet, kann nur soviel dazu sagen: Einige hier haben dieses Set schon getestet und ja - Es funktioniert anscheinend wirklich brauchbar. Einziges Manko was ich hier sehe: Die Reichweite beträgt nur 10-15cm (Ein GP2D12 reicht glaube ich bis zu 60cm weit) für eine Kartierung ist das finde ich nicht so optimal. Zudem könnten 10-15cm Abstand bei flotter Fahrt echt eng werden.

Zitat:

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Zitat von Zachso

so, fast fertig :) noch ein letztes wort zur CAM: diese soll nur mir dienen, und zwar wenn ich auf den roboteer zugreifen möchte oder wenn ich ihm steuerbefehle von gaaaanz weit weg übermitteln möchte (bspw. per WLAN) eine sensorfunktion war ihr nie angedacht. ich denke für eine bildauswertung ist solch ein lahmer PIC eh zu langsam.

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Direkte Bildauswertung kann dein PIC nicht machen nein, dafür brauchste dann den PC. Die Reichweite von WLAN ist aber auch nicht die Welt....ca. 35m, durch Wände nimmt die Reichweite nochmals ab! Wenn dir das aber reicht dann gibts da ja kein Problem.