Nawigacja robota mobilnego - jak śledzić przenośny nadajnik bez GPS i wizji?

Uszanowanko.

Skompletowałem w końcu graty do budowy mobilnej platformy (wersja mini). Pomysł na sterowanie tym robocikiem na jaki wpadłem przysporzył mnie o ból głowy. Otóż chciałbym aby robot podążał za przenośnym nadajnikiem (gps i wizyjne odpadają), i tutaj mam problem.

1. Czy wie ktoś, bądź jest w stanie wskazać mi literaturę, jak rozwiązany jest system nawigacji w robotach sprzątających (dokowanie)? Domyślam się, że może to być na zasadzie podczerwieni, która emitowana jest z bazy a robot z czujnikami łapie dzięki temu kierunek (ale musiałby widzieć bazę - co z przeszkodami?)

2. Czy istnieje sposób na wykrycie (lokalizacje) źródła fal radiowych, bądź jakichkolwiek innych (ultradźwięki, fale elektromagnetyczne)?

Czy może jeszcze są jakieś miejsca gdzie wykorzystywane są podobne systemy nawigacji?

Jeśli ktoś się interesował, interesuje bądź posiada wiedzę to proszę o wskazanie kierunku. Zwyczajnie też zapraszam do dyskusji, będę samodzielnie rozwijał ten problem równolegle do rozwoju ew. wydarzeń tutaj.

W robotach sprzątających zwykle robot robi sobie "mapę" pomieszczenia i potem zawsze wie gdzie się znajduje, przez analizę kursów, przyśpieszeń i czasów, więc dokowanie do stałej bazy to wtedy nie jest problem. Dojazd do punktu przed bazą, ustawienie kursu ruch do przodu w określonym kierunku.
Jest to zatem raczej zły przykład.

Już lepiej poszukaj w świecie dronów latających, szczególnie te z funkcją "follow me".

2. Tak. Nazywa się to "odbiornik radiowy". Ultradźwięki wykrywa "mikrofon", a fale radiowe to są fale elektromagnetyczne.

Zabierasz się do tego od złej strony. Zacznij od wykonania platformy i nadania jej podstawowych funkcji - napęd i sterowanie.

Jak będziesz miał gotową platformę, wtedy kombinuj z rozbudową funkcji.
Jeżeli zastosujesz odpowiednio rozbudowany kontroler z możliwością programowania nowych rozwiązań, to dokładanie czujników i opracowywanie nowych algorytmów i funkcji, będzie drobnostką i będziesz mógł robić różne eksperymenty, mając już działającą platformę.

Rozpisz sobie projekt na kilka etapów.
1 - Budowa konstrukcji.
2 - Napęd i sterowanie nim.
3 - Sterowanie zdalne.
4 - Sterowanie wg zaprogramowanych wcześniej poleceń (czyli jnp. jazda po kwadracie czy kole).
5 - Wykrywanie zewnętrznych przeszkód.
6 - Reakcja na wykryte przeszkody.
7 - Jazda wg nawigacji GPS.
8 - Wytyczanie kursu do zadanych punktów nawigacyjnych.
9 - Śledzenie nadajnika, utrzymywanie odległości.

Każdy kolejny etap czegoś cię nauczy, co wykorzystasz w następnych krokach.
Jeżeli od razu będziesz próbował zbudować zbyt skomplikowany projekt, to zanim zbierzesz potrzebną do tego wiedzę i doświadczenie, projekt cię przerośnie, znudzi i wyda się zbyt skomplikowany.

Z robotem nie ma problemu, sterowanie jakieś algorytmy to jest ogarnięte. Z resztą do nawigacji nie potrzebuję robota, działanie systemu można sprawdzić bez urządzenia mobilnego.

Z tego co się rozeznałem, drony korzystają z metod wizyjnych połączonych z lokalizacją gps. Wizyjne całkiem spoko, tylko nie wiem czy arduino przyjmie wizje.

Jest coś takiego jak radionawigacja. Radionamiernik, który lokalizuje kierunek, z którego rozchodzą się fale. Czy możliwe jest samodzielne zbudowanie takiego urządzenia ?(jakieś dobre schematy?), internet ubogi w sprawdzone rozwiązania, dużo staroci i historii. Zasięgi jakie chciałbym osiągać nie są wydumane, 30m wystarczy.

Inne metody?

Nie. Drony nie korzystają obecnie z analizy obrazu. Jest to metoda za wolna i zbyt zawodna. Wykorzystuje się radary, czujniki ultradźwiękowe i barymetryczne, żyroskopy, akcelerometry oraz GPS. Od biedy - fotokomórki.

Dla nas, analiza obrazu jest procesem naturalnym i bardzo szybkim. Dla naszych komputerów "dwójowych", to proces niemal magiczny i wyjątkowo skomplikowany.

Pomyliło ci się może z FPV - wtedy to człowiek - pilot, dzięki kamerze, monitoruje położenie i otoczenie drona. Automaty tego nie potrafią. Szczególnie te, mieszczące się w małych dronach.

FPV traktuje się jako wyposażenie dodatkowe i ładunek. W lotach autonomicznych, służy wyłącznie do rejestracji obrazu. Czasem też człowiek ma możliwość samego sterowania kamerą i odbioru obrazu, a dron wykonuje lot autonomiczny.

Co do radionamiernika, zorientuj się jak działa funkcja "follow me" w dronach. Jest oparta o sygnał samego nadajnika sterującego, który nieustannie wysyła sygnały sterujące. Nawet przy zerowym położeniu manipulatorów i przełączników.

http://www.dronecompares.com/need-know-follow-technology/
http://blog.parrot.com/2016/10/31/follow-now-drone-can-follow-adventures/

Bez przesady ze stopniem skomplikowania metod wizyjnych - funkcja wykrywania twarzy czy uśmiechu to stare tematy ze starych telefonów. Zatem śledzenie jakiegoś obiektu, dajmy na to człowieka (jako składowa lokalizacji) nie jest niczym specjalnym. Na taśmach produkcyjnych wizja wykorzystywana jest od lat a wiadomo jak szybko niekiedy i w jakiej ilości na tej taśmie się towaru przewala. Na automaticonie w zeszłym roku zaprezentowali robota (tripoda) śledzącego dowolną zamkniętą linię, obracającą się na obracającej się podstawie i te prędkości były spore... Ale nie w tym rzecz, ponieważ nie do końca interesuje mnie wykorzystanie tej metody.

Dodatkowo producenci niechętnie dzielą się technologią wykorzystywaną w urządzeniach. Szukam, czytam Sopus, IEEE Xplorer kopię dalej.

Co innego wykrycie znanego obiektu wg spełnionych warunków, co innego analiza obrazu pod kątem rozpoznawania nieznanych obiektów i na tej podstawie wytyczanie kursu i drogi.
Wytłumacz komputerowi czym się się różni drzewo od słupa energetycznego i jak ma ominąć tą przeszkodę. I jak ma przewidzieć, która droga będzie słuszna. Albo czy to co widzi to drzewo czy czarna chmura nad horyzontem. I zmieść komputer zdolny do takiej analizy w małym dronie.

Dodatkowo, jak zawiedzie funkcja w smartfonie, to mamy zabawny obrazek do wrzucenia na stronę.
Jak zawiedzie w dronie analiza obrazu, to budujesz nowego drona.

Spróbuj tak z tym Parrotem, wbiec np. z pola, w zagajnik. Na filmach reklamowych i na otwartej przestrzeni to nawet działa. Ale to nie jest funkcja do prowadzenia nawigacji.

http://www.rdfproducts.com/dma1366b1_pds_01.pdf

Proszę, gotowe rozwiązanie?


___Edit___

A tutaj wykorzystanie RDF takie o jakim myślałem.

http://robowarner.com/portfolio/homing-robots/

Zamykamy