GPS-Navigation mit dem TX

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Dirk Fox
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GPS-Navigation mit dem TX

Beitrag von Dirk Fox » 14 Jul 2013, 00:24

Hallo zusammen,

heute ist mir die erste exakte Positionsbestimmung mit dem GPS-Sensor GTPA010 (I²C-Board NAVIGATRON v2 von Flytron, http://www.flytron.com/sensors/180-i2c- ... thers.html) am TX gelungen. Der Sensor ist mit knapp 60 USD (plus Versand) vergleichsweise günstig - und hat tolle Leistungsmerkmale (u.a. -165 dBm Sensibilität, Update-Rate von 10 Hz, 400 kHz I²C, Positionsbestimmung mit einer Genauigkeit von unter 3m). Den Sensor kann man mit bis zu 16 Wegpunkten "füttern" - da fallen mir gleich zahlreiche Anwendungen für die nächsten Fahr-Roboter ein...

Die Dokumentation ist leider ziemlich dürftig; daher will ich versuchen, für die nächste ft:pedia eine Einführung zusammenzustellen. Den RoboPro-I²C-Treiber lade ich in den nächsten Tagen hoch, vielleicht auch ein Foto.

Beste Grüße,
Dirk

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Dirk Fox
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Re: GPS-Navigation mit dem TX

Beitrag von Dirk Fox » 26 Sep 2013, 21:57

Hallo zusammen,

"ich habe fertig" - im Downloadbereich gibt es jetzt einen GPS-Treiber (http://www.ftcommunity.de/data/download ... ber1.0.zip) für RoboPro und den Flytron-Sensor (Navigatron v2). Eine ausführliche Beschreibung der Ansteuerung findet sich in der ft:pedia 3/2013 (http://www.ftcommunity.de/ftpedia), die am kommenden Samstag erscheint. Wer auf die Convention nach Erbes-Büdesheim kommt, kann sich das "fischertechnik-Navi" gerne auch live anschauen.

Beste Grüße,
Dirk

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Re: GPS-Navigation mit dem TX

Beitrag von Defiant » 28 Sep 2013, 12:08

Interessant. Da gibt es viele interessante Probleme zu lösen.
Wie gehst du z.B. damit um, daß GPS öfter mal Sprünge in den Koordinaten durchführt? Also von einer Position zur nächsten z.B. 10 Meter weiter wandert?
Wirfst du vorher erkannte Sensorwerte (z.B. Hindernisse) weg oder passt du die an etc?
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Re: GPS-Navigation mit dem TX

Beitrag von Defiant » 28 Sep 2013, 13:24

Die Sensoren wie Odometrie/IMU brauchst du sowieso, da GPS für lokale Position nicht genau genug ist.
Im Gegensatz dazu driftet Odometrie/IMU mit der Zeit/Distanz und muss deswegen langfristig (z.B. halt durch GPS) korrigiert werden.

Btw ich find den Kalman schon nicht trivial.. Sowas wie Partikelfilter gibt es zum Glück auch z.B. für Odometrie fertig, aber ich würd gern Lösungen hören, die auch auf dem ft Interface laufen.
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Dirk Fox
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Re: GPS-Navigation mit dem TX

Beitrag von Dirk Fox » 29 Sep 2013, 11:23

Hallo Defiant,
Defiant hat geschrieben:Wie gehst du z.B. damit um, daß GPS öfter mal Sprünge in den Koordinaten durchführt? Also von einer Position zur nächsten z.B. 10 Meter weiter wandert? Wirfst du vorher erkannte Sensorwerte (z.B. Hindernisse) weg oder passt du die an etc?
Im Augenblick nutze ich die Mittelwertberechnung der Sensor-Firmware über fünf Messwerte - das schwächt die Sprünge ein wenig ab, wenn z.B. ein Satellit hinzukommt bzw. einer oder mehrere aus der Reichweite verschwinden. Dadurch liegen die "Sprünge" eher im Bereich von wenigen Metern. Aber im Schnitt komme ich mit dem Sensor ohnehin nicht signifikant unter 4m Genauigkeit.

Beste Grüße,
Dirk

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Defiant
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Re: GPS-Navigation mit dem TX

Beitrag von Defiant » 29 Sep 2013, 11:41

Was für Fahrzeuge leider ausreicht, damit sie anstatt auf der Straße im Busch landen.
Und ja, das ist nach Gerüchten schon Autos bei der DARPA Challaenge passiert :)
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Re: GPS-Navigation mit dem TX

Beitrag von fantogerch » 27 Feb 2014, 19:30

Hallo zusammen,

endlich konnten mein Sohn und ich erste Fahrten mit unserem satellitengesteuerten Roboter unternehmen.
(GPS-Modul "Navigatron" + 2-Achsen-Kompass "HMC6352" für die Navigation - Programmierung mit RoboPro 3.2.4)

Auch wenn die "Treff-Genauigkeit" noch "Optimierungspotential" hat macht es uns doch sehr viel Spass - zwar nicht gerade die unendlichen Weiten des Universums oder den Mars zu erobern - sondern mehr unseren "ft-WOWWOW" in der näheren Umgebung Gassi zu führen.

Und um Büschen auszuweichen gibt es doch die tollen Ultraschallsensoren ...

Hier ein Bild:
Bild

Da ein Video:
http://www.youtube.com/watch?v=UObhwWbvyLU

Wir freuen uns schon auf den TXT - dann kommt noch 'ne Kamera mit drauf. Nur die Stromversorgung macht uns allmählich Kopfzerbrechen ...
+grussvongeorg

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Re: GPS-Navigation mit dem TX

Beitrag von steffalk » 27 Feb 2014, 21:11

Tach auch!

Wozu dient denn das Wasser?

Gruß,
Stefan

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Re: GPS-Navigation mit dem TX

Beitrag von fantogerch » 27 Feb 2014, 21:35

Hi Stefan,

das ist kein Wasser sondern Spülmittel mit einer höheren Viskosität - dadurch wird die Schwingung des Pendels gut gedämpft, wenn der Robo "ruckelt" oder über Unebenheiten fährt ...

Der HMC6352 hat ja keine Neigungskompensation, daher diese freie Lagerung. Dieser Sensor ist aber sehr einfach auszuwerten und auch die Kalibrierung ist einfach durchzuführen.

ciao, g.
+grussvongeorg

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Re: GPS-Navigation mit dem TX

Beitrag von Mark OE » 28 Mär 2014, 20:38

Hallo Leute,

mein Papa hat uns einen neuen Kompass für den Roboter von oben spendiert - jetzt ist der Robi nicht mehr so kompliziert, weil die Neigung vom Robi jetzt vom Kompass selber berücksichtigt wird. Der Kompass ist übrigens ein CMPS10. Echt COOL!!

http://www.roboter-teile.de/Oxid/Naviga ... MPS10.html

Hier ein Bild:

Bild

Ein Video machen wir vielleicht am Wochenende.
++GrußvonMark++

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Re: GPS-Navigation mit dem TX

Beitrag von Mark OE » 18 Apr 2014, 11:12

hallo Ford,

wir haben das Video dazu auf youtube gestellt:

http://youtu.be/poZ6h541J-k

Über einen besseren Akku hab ich auch schon nachgedacht. Mal sehen. Vielleicht kommt der im Upgrade v1.2 mit rein.

Spätestens wenn ich einen TXT-Controller bekomme - hoffentlich gaaaannnnz bald - bauen wir daran weiter … :idea: dann kann er mir beim Ostereiersuchen helfen …
++GrußvonMark++

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Re: GPS-Navigation mit dem TX

Beitrag von steffalk » 18 Apr 2014, 11:56

Tach auch!

Da schließe ich mich an. Eine ganz und gar großartige Gesamtleistung!

Gruß,
Stefan

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Dirk Fox
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Re: GPS-Navigation mit dem TX

Beitrag von Dirk Fox » 09 Mai 2014, 23:46

Hallo Mark,

ein tolles Video - und ein toller GPS-Roboter!

Übrigens, für alle, die sich mit dem GPS-Sensor "eindecken" wollen: Flytron räumt gerade das Lager wg. Umzugs - daher gibt es den Sensor derzeit für 48 USD: http://www.flytron.com/sensors/180-i2c- ... thers.html

Beste Grüße,
Dirk

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Re: GPS-Navigation mit dem TX

Beitrag von Dirk Fox » 11 Mai 2014, 11:20

Hallo Ford,
Ford hat geschrieben:lässt sich der Sensor direkt am RTX i2c-Port mit interner Spannungsversorgung betreiben (Strom bis 48mA) oder braucht man eine externe (3.3 - 5.0 V) ?
lässt sich direkt an den TX anschließen, ohne externe Spannungsquelle.
Details (Befehlsübersicht etc.) findest Du in der ft:pedia 3/2013 (https://www.ftcommunity.de/ftpedia_ausg ... 2013-3.pdf) - wo auch sonst? ;-)
Für RoboPro habe ich einen Treiber geschrieben und hochgeladen (https://www.ftcommunity.de/data/downloa ... ber1.0.zip), der werkelt in Marks und Georgs tollem GPS-Fahrzeug (mit zahlreichen Erweiterungen) ganz zuverlässig.

Beste Grüße,
Dirk

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Re: GPS-Navigation mit dem TX

Beitrag von fantogerch » 14 Mai 2014, 18:25

Hallo FTmitGPS-Fans,

ohne Euch langweilen zu wollen hier der Hinweis auf unser neues Video des wieder geänderten Fahrroboters:

Bild:
Bild

Video:
http://youtu.be/wgQuI2F1KIM

Mark brauchte die Encoder-Motoren für andere Projekte - also musste eine Lösung mit nur 2 Power-Motoren her. Fährt zwar nun etwas langsamer aber dafür "kraftvoller" - reicht sogar für einen Fahrer und das Sound-Modul ...

@Ford: wir geben zu, dass es mit der Zielgenauigkeit manchmal hapert - aber es geht uns in erster Linie um das Funktionsprinzip und den "Fahrspass" :-)
+grussvongeorg

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Re: GPS-Navigation mit dem TX

Beitrag von fantogerch » 14 Mai 2014, 20:30

Hallo Ford,

genau diese Idee den Rasen zu mähen würde Mark auch gerne mal umsetzen - aber mit unseren Mitteln ist das eher nicht zu realisieren. Damit meine ich auch unsere "Programmierkenntnisse", die sicher noch ausbaufähig sind. Kalman-Filter oder ähnliches, Mittelwertberchenungen und was es sonst noch alles gibt - sicher kann man mit mehr KnowHow noch einiges rausholen.

Oft ist die Abweichung weniger als +/- 2m, ab und an aber auch +/- 5m. Das hätte zur Folge, dass die eine oder andere Blume oder leckere Erdbeeren zum Opfer fallen würden, was nicht alle Familienmitglieder begeistern würde. Auch wenn man für die Wissenschaft Opfer bringen muss ...

Bei Gelegenheit könnte ich ja das RoboPro-Programm zum Download bereitstellen - Verbesserungsvorschläge werden wir dann gerne entgegennehmen. Wenn es so weit ist meld ich mich nochmal !

Schönergrussvongeorg
+grussvongeorg

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Dirk Fox
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Re: GPS-Navigation mit dem TX

Beitrag von Dirk Fox » 16 Mai 2014, 01:46

Hallo Georg,
fantogerch hat geschrieben:reicht sogar für einen Fahrer und das Sound-Modul ...
nein, ist das abgefahen! Der liest ja sogar die ft:pedia beim Fahren! Das ist die Zukunft...

Beste Grüße,
Dirk

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Re: GPS-Navigation mit dem TX

Beitrag von thkais » 16 Mai 2014, 04:35

Moin,

eine sehr schöne Erklärung für die GPS-Ungenauigkeiten gibt es hier.
Ein Lösungsansatz wäre die Auswertung einer Differenz, d.h. man stellt einen weiteren GPS-Empfänger stationär auf. Dieser zweite Empfänger ist den gleichen Störungen ausgesetzt wie der erste, und so sollte man relativ genau herausrechnen können, in welcher relativen Position sich der Roboter befindet.
Wie professionelle Landvermesser das machen, steht hier.
Gruß
Thomas

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Re: GPS-Navigation mit dem TX

Beitrag von fantogerch » 16 Mai 2014, 13:04

Hallo Thomas,

danke für die beiden informativen Links! Ähnliche Infos gibt es hier:
http://wiki.openstreetmap.org/wiki/DE:G ... r.C3.A4ten

Und die genannten Werte decken sich gefühlsmäßig ziemlich gut mit unseren (V)erFAHRungen ...

Anzahl Messpunkte ____ Genauigkeit LAT/LON
99 % ca. ______________ +- 5 m
95 % ca. ______________ +- 4 m
50 % ca. ______________ +- 2 m

... ist jedes Mal spannend und ein Spaß zu sehen, ob der Roboter die Kurve richtig kriegt oder nicht und welche Hürden es dann zu meistern gilt ...
+grussvongeorg

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Re: GPS-Navigation mit dem TX

Beitrag von fantogerch » 16 Mai 2014, 17:21

Hallo Ford & ft-Fans,

nun ja - ich gebe zu kein "Navigations-Experte" zu sein.

Unser Wusch: ein Roboter fährt einen vorgegeben Kurs autonom ab.

Unser "einfacher" Lösungs-Ansatz:
- Vorgabe einiger Wegpunkte (z.Zt. Liste in RoboPro) und Übertagung dieser Daten ins GPS-Modul
- stetige Ermittlung der jeweiligen Position mittels GPS und der Ausrichtung des Roboters mittels Kompass (in unserer neueren Version ein Kompass, der die Neigung kompensiert)
- Berechnung des Winkels, um auf Kurs zu bleiben
- bei Erreichen eines Wegpunktes nächsten Wegpunkt laden, Neu-Orientierung und Weiterfahrt zum nächsten Wegpunkt
- wenn letzter Wegpunkt (Ziel) erreicht ist stehen bleiben

Was die Räder des Roboters machen spielt in meiner laienhaften Sicht dabei doch gar keine Rolle, oder? Wofür brauchen wir "Odometrie"?

Das Entscheidende ist doch die Genauigkeit der Positionsbestimmung und für eine zielgenaue Frahrt die Ausrichtung des Roboters.

Daher kommen wir auch prima ohne Encoder-Motoren aus. Und dass wir ab und an "im Graben landen" nehmen wir (noch) nicht so tragisch ...

Einen weiteren GPS-Empfänger als Referenzpunkt zu nehmen würde sicherlich die Genauigkeit erhöhen - allerdings wird das mit der Datenübertragung zum Roboter nicht so ganz trivial und erhöht insbesondere den Material-Aufwand deutlich.

Bisher versuchen wir mit möglichst einfachen Mitteln unser Ziel zu erreichen - mal sehen was die Fahrroboter-Version 1.3 zu bieten hat ...

Jedenfalls Danke für Eure Anregungen!
+grussvongeorg

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