Mag-navigate sa Robot Sa Mga Sensor ng Sapatos, W / o GPS, W / o Mapa: 13 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Sa pamamagitan ng obluobluFollow About: oblu ay isang panloob na nabigasyon sensor Higit Pa Tungkol sa oblu »

Gumagalaw ang robot sa isang paunang naka-program na landas at nagpapadala (sa paglipas ng Bluetooth) ng aktwal na impormasyon ng paggalaw sa isang telepono para sa pagsubaybay sa real-time. Ang Arduino ay paunang na-program na may landas at ang oblu ay ginagamit para sa pandama ng galaw ng robot. nagpapadala ang oblu ng impormasyon ng paggalaw sa Arduino sa regular na agwat. Batay doon, kinokontrol ng Arduino ang mga paggalaw ng gulong upang hayaang sundin ng robot ang paunang natukoy na landas.

Hakbang 1: Isang MAIKLING PANIMULA

Ang proyekto ay tungkol sa paggalaw ng robot sa isang paunang natukoy na landas na may katumpakan, nang hindi gumagamit ng GPS o WiFi o Bluetooth para sa pagpoposisyon, kahit na mapa o pagbuo ng plano ng layout. At iguhit ang tunay na landas nito (sa sukatan), sa real-time. Maaaring magamit ang bluetooth bilang isang kapalit ng kawad, para sa paglilipat ng impormasyon sa lokasyon ng real-time.

Hakbang 2: ANG NAKAKATANGING BACKGROUND STORY

Ang pangunahing agenda ng aming koponan ay upang paunlarin ang mga sensors na nabigasyon sa pedestrian na naka-mount sa sapatos. Gayunpaman, nilapitan kami ng isang pangkat ng pananaliksik sa akademiko na may kinakailangang pag-navigate sa robot sa panloob at sabay na pagsubaybay sa realtime na posisyon nito. Nais nilang gamitin ang naturang sistema para sa pagmamapa ng radiation sa isang nakapaloob na silid o napansin ang pagtulo ng gas sa isang pang-industriya na pag-setup. Ang mga nasabing lugar ay mapanganib sa mga tao. naghahanap ng isang matatag na solusyon para sa panloob na pag-navigate ng aming Arduino based robot.

Ang aming halatang pagpipilian para sa anumang module ng paggalaw ng sensor (IMU) ay "oblu" (Larawan sa itaas ng imahe). Ngunit ang nakakalito na bahagi dito ay ang umiiral na firmware ng oblu na angkop para sa naka-mount na panloob na Pedestrian Dead Reckoning (PDR) o Pedestrian Navigation, sa mga simpleng salita. Ang pagganap ng PDR ng oblu sa panloob bilang isang naka-mount na IMU ay lubos na kahanga-hanga. Ang pagkakaroon ng Android app (Xoblu) para sa pagsubaybay sa real-time na oblu bilang sapatos-sensor, ay nagdaragdag sa kalamangan. Gayunpaman, ang hamon ay gamitin ang mayroon nang algorithm na batay sa modelo ng paglalakad ng tao, para sa pag-navigate sa robot at pagsubaybay dito.

Hakbang 3: Isang MAIKLING INTRO SA "oblu"

Ang "oblu" ay isang miniaturized, mababang gastos at opensource development platform na naka-target patungo sa mga naisusuot na application ng paggalaw. Mapapatakbo ito ng Li-ion na rechargeable na baterya at pinapayagan ang onboard na pagsingil ng baterya ng USB. Mayroon itong onboard Bluetooth (BLE 4.1) module para sa wireless na komunikasyon. Nag-host ang "oblu" ng isang 32-bit na lumulutang point microcontroller (AT32UC3C ng Atmel) na nagpapahintulot sa paglutas ng mga kumplikadong equation sa pag-navigate sa onboard. Samakatuwid isagawa ang lahat ng pagpoproseso ng paggalaw sa oblu mismo at nagpapadala lamang ng pangwakas na kinalabasan. Ginagawa nitong pagsasama ng oblu sa associate system na napaka-simple. Nag-host din ang "oblu" ng multi-IMU (MIMU) array na nagbibigay-daan sa pagsasanib ng sensor at pinahuhusay ang pagganap ng paggalaw ng paggalaw. Ang pamamaraang MIMU ay nagdaragdag sa pagiging natatangi ng "oblu".

ang panloob na pagkalkula ng oblu ay batay sa paglalakad ng tao. Nagbibigay ang oblu ng pag-aalis sa pagitan ng dalawang sunud-sunod na mga hakbang at pagbabago sa heading. Paano - kapag ang paa ay nakikipag-ugnay sa lupa, ang bilis ng nag-iisang ay zero, ibig sabihin, ang nag-iisa ay nahinto. Sa ganitong paraan nakikita ng oblu ang 'mga hakbang' at naitatama ang ilang mga panloob na error. At ang madalas na pagwawasto ng mga error, nagreresulta sa mahusay na pagganap sa pagsubaybay. Kaya narito ang nakahuli. Paano kung ang aming robot ay naglalakad din sa parehong fashion - ilipat, itigil, ilipat, itigil.. Infact, oblu ay maaaring magamit para sa anumang bagay na ang paggalaw ay may regular na zero at nonzero sandali. Sa gayon ay nagpatuloy kami sa oblu at sa walang oras maaari naming tipunin ang aming robot at ang sistema ng pagsubaybay.

Hakbang 4: ANO ANG KAGAMITAN NG "oblu"?

Ginugugol namin ang halos 70% ng aming oras sa loob ng bahay. Samakatuwid, maraming mga application na nangangailangan ng panloob na pag-navigate ng mga tao at machine. Ang pinaka-karaniwang ginagamit na solusyon sa pagpoposisyon ay batay sa satellite na GPS / GNSS na mabuti para sa panlabas na pag-navigate. Nabigo ito sa panloob na kapaligiran o sa kapaligiran ng lunsod na hindi ma-access sa malinaw na kalangitan. Ang mga nasabing aplikasyon ay geo-survey ng mga slum o ang mga lugar sa ilalim ng mabibigat na canopy ng puno, panloob na pag-navigate ng mga robot, pagpoposisyon ng mga ahente ng pagsagip 'para sa pakikipaglaban sa sunog, mga aksidente sa pagmimina, pakikidigma sa lunsod atbp.

Ang hinalinhan ng oblu ay ipinakilala bilang isang napaka-compact na sapatos-sensor (o isang sensor ng PDR) para sa pagpoposisyon ng mga fire-fighters, na kalaunan ay na-upgrade at binago bilang isang lubos na maisasaayos na platform ng pag-unlad para sa mga gumagawa na naghahanap ng madaling tumpak- abot-kayang inertial sensing solution para sa panloob na pag-navigate ng mga tao pati na rin ang mga robot. Sa ngayon, ang mga gumagamit ng oblu ay nagpakita ng mga aplikasyon nito sa pagsubaybay sa mga naglalakad, pang-industriya na kaligtasan at pamamahala ng mapagkukunan, pantaktika na pulisya, geo-survey ng GPS na walang lugar, robot sa pag-navigate sa sarili, mga pantulong na robotiko, paglalaro, AR / VR, paggamot ng mga karamdaman sa paggalaw, pag-unawa sa pisika ng paggalaw atbp. oblu ay angkop para sa mga application na may mga hadlang sa puwang, hal naisusuot na paggalaw ng galaw. Maaari din itong magamit bilang isang wireless IMU, salamat sa on-board Bluetooth. Ang pagkakaroon ng on-board na kakayahan sa pagproseso ng lumulutang na punto, kasama ang apat na hanay ng mga IMU, na ginagawang posible ang pagsasanib ng sensor at paggalaw ng paggalaw sa loob ng mismong module, na kung saan ay nagreresulta sa tumpak na sensing ng paggalaw.

Hakbang 5: ANG KWENTO NG PROYEKTO

Ang kwento ng proyektong ito ay nasa video …

Hakbang 6: DESCRIPTION NG SYSTEM

Gumagalaw ang robot sa isang paunang naka-program na landas at nagpapadala (sa paglipas ng Bluetooth) ng aktwal na impormasyon ng paggalaw sa isang telepono para sa pagsubaybay sa real-time.

Ang Arduino ay paunang na-program na may landas at ang oblu ay ginagamit para sa pandama ng galaw ng robot. nagpapadala ang oblu ng impormasyon ng paggalaw sa Arduino sa regular na agwat. Batay doon, kinokontrol ng Arduino ang mga paggalaw ng gulong upang hayaang sundin ng robot ang paunang natukoy na landas.

Ang landas ng robot ay nai-program bilang isang hanay ng mga tuwid na mga segment ng linya. Ang bawat segment ng linya ay tinukoy ng haba at oryentasyon tungkol sa naunang isa. Ang paggalaw ng robot ay pinananatiling maingat, ibig sabihin, gumagalaw ito sa tuwid na linya, ngunit sa mas maliit na mga segment (hinahayaan na tawagan ang 'mga hakbang' para sa pagiging simple). Sa pagtatapos ng bawat hakbang, nagpapadala ang oblu ng haba ng hakbang at lawak ng paglihis (pagbabago sa oryentasyon) mula sa tuwid na linya, patungong Arduino. Itinama ng Arduino ang pagkakahanay ng robot sa bawat hakbang sa pagtanggap ng naturang impormasyon, kung mahahanap nito ang paglihis mula sa paunang natukoy na tuwid na linya. Tulad ng bawat programa, ang robot ay palaging dapat na lumipat sa isang tuwid na linya. Gayunpaman, maaari itong lumihis mula sa tuwid na linya at maaaring lumakad sa isang tiyak na anggulo o hiwi na landas dahil sa mga di-ideyalidad tulad ng hindi pantay na ibabaw, hindi timbang na timbang sa pagpupulong ng robot, kawalan ng timbang ng arkitektura o de-koryenteng mga motor sa dc o ang random na oryentasyon ng front free running wheel. Gumawa ng isang hakbang.. iwasto ang iyong heading… sumulong. Gumagalaw din ang robot paatras kung naglalakbay ito nang higit pa sa na-program na haba ng partikular na segment ng linya.. Ang susunod na haba ng hakbang ay nakasalalay sa natitirang distansya upang masakop ng partikular na segment ng tuwid na linya. Ang robot ay gumagalaw nang malaki kapag ang distansya na dapat lakbayin ay mas malaki at tumatagal ng mas maliit na mga hakbang na malapit sa patutunguhan (ibig sabihin, pagtatapos ng bawat tuwid na linya na linya). Nagpapadala ang oblu ng data sa Arduino at telepono (sa bluetooth) nang sabay-sabay. Gumagawa ang Xoblu (ang Android app) ng ilang simpleng pagkalkula upang maitayo ang landas batay sa natanggap na impormasyon ng paggalaw mula sa robot, na ginagamit para sa pagsubaybay sa real-time sa telepono. (Ang pagtatayo ng landas na gumagamit ng Xoblu ay isinalarawan sa pangalawang imahe).

Sa buod, nadarama ng oblu ang paggalaw at ipinapahiwatig ang impormasyon ng paggalaw sa Arduino at telepono sa mga regular na agwat. Batay sa naka-program na landas at impormasyon ng paggalaw (ipinadala ng oblu), kinokontrol ng Arduino ang paggalaw ng mga gulong. Ang paggalaw ng robot ay HINDI malayo kontrolado maliban sa mga panimulang / paghinto ng mga utos.

Para sa firmware ng oblu bisitahin ang

Para sa Aurduino code ng robot bisitahin ang

Hakbang 7: MODELING NG PATH

Ang robot ay maaaring pinakamahusay na kontrolin kung ito ay naglalakad sa mga tuwid na mga segment ng linya lamang. Samakatuwid, ang landas ay dapat na unang na-modelo bilang isang hanay ng mga tuwid na mga segment ng linya. Naglalaman ang mga larawan ng ilang mga halimbawa ng mga landas at ang kanilang mga representasyon sa mga tuntunin ng pag-aalis at oryentasyon. Ganito na-program ang landas sa Arduino.

Gayundin ang anumang landas na kung saan ay isang hanay ng mga tuwid na mga segment ng linya, maaaring tukuyin at mai-program sa Arduino.

Hakbang 8: CIRCUIT ASSEMBLY

Ang nangungunang antas ng diagram ng pagsasama ng system. Ang Arduino at oblu ay bahagi ng pagpupulong ng hardware. Ang UART ay ginagamit para sa komunikasyon sa pagitan ng Arduino at oblu. (Mangyaring tandaan ang koneksyon Rx / Tx na koneksyon.) Ang direksyon ng dataflow ay para sa sanggunian lamang. Ang buong pagpupulong ng hardware ay nakikipag-usap sa smartphone (Xoblu) gamit ang Bluetooth.

Hakbang 9: CIRCUIT DIAGRAM

Ang detalyadong mga koneksyon sa kuryente sa pagitan ng Arduino, oblu, motor driver at baterya pack.

Hakbang 10: PROTOCOL SA KOMUNIKASYON:

Sa ibaba ay kung paano nagaganap ang komunikasyon sa data sa pagitan ng sensor ng oblu na naka-mount sa robot at smartphone, ibig sabihin, Xoblu:

Hakbang 1: Nagpapadala ang Xoblu ng panimulang Start sa oblu Hakbang 2: kinikilala ng oblu ang pagtanggap ng utos sa pamamagitan ng pagpapadala ng naaangkop na ACK sa Xoblu Hakbang 3: nagpapadala ang oblu ng DATA packet na naglalaman ng pag-aalis at orientation infromation para sa bawat hakbang, sa bawat hakbang, sa Xoblu. (hakbang = tuwing nakakakita ng zero na paggalaw o hindi nakita ang pagkatigil). Hakbang 4: Kinikilala ng Xoblu ang pagtanggap ng huling packet ng DATA sa pamamagitan ng pagpapadala ng naaangkop na ACK sa oblu. (Ang ikot ng mga hakbang 3 at 4 ay paulit-ulit hanggang sa magpadala si Xoblu ng STOP. Sa pagtanggap ng utos ng STOP, magpatupad ang oblu Hakbang 5) Hakbang 5: STOP - (i) Itigil ang pagproseso sa oblu (ii) Itigil ang lahat ng output sa oblu Mangyaring tingnan ang Application ng oblu para sa mga detalye ng Start, ACK, DATA at STOP

Hakbang 11: PAANO MAGAGAWA ang "oblu" na IMU (opsyonal):

Nagpapakita ng ilang mga sanggunian sa pangkalahatang-ideya ng oblu at pangunahing punong-guro ng pagpapatakbo ng isang naka-mount na PDR sensor:

Ang magagamit na code ng mapagkukunan ng oblu ay naka-target patungo sa pag-navigate sa paa. At ito ay pinakamahusay na na-optimize para sa hangaring iyon. Saklaw ng video sa pangunahing prinsipal ng pagpapatakbo nito:

Narito ang ilang simpleng artikulo sa mga naka-mount na sensor ng PDR: 1. Subaybayan ang aking mga hakbang

2. Patuloy na subaybayan ang aking mga hakbang

Maaari kang mag-refer sa dokumentong ito para sa mga detalye sa patay na pagtutuos ng pedestrian gamit ang mga foot-sensor.

Hakbang 12: Bisitahin ang "oblu.io" (opsyonal)

Panoorin ang video para sa mga posibleng application ng "oblu":

---------------- Mangyaring ibahagi ang iyong puna, mungkahi at mag-iwan ng mga komento. Pinakamahusay na Naisin!

Hakbang 13: Mga KOMPONENTO

1 oblu (isang platform ng pagpapaunlad ng IMSourceource)

1 Smart Motor Robot Car Battery Box Chassis Kit DIY Speed Encoder para sa Arduino

1 Solderless Breadboard Half Sukat

1 Mga Lalaki / Babae na Jumper Wires

2 Capacitor 1000 µF

Mga driver ng 1 Texas Instrumentong Dual H-Bridge motor L293D

1 Arduino Mega 2560 at Genuino Mega 2560

4 Amazon Web Services AA 2800 Ni-MH Rechargeable