Hallo Zusammen, Ich bin aktuell dabei mich einzulesen in das Thema "Winkelerkennung" / "Lageerkennung", z. B. für einen Roboter / Autos etc. D. h. Der Winkel / die Lage soll mit Rädern bzw. IMUs ermittelt werden. (= Kein GPS) Meine Frage ist hier eigentlich ganz einfach: Wenn IMUs verwendet werden, sind dann überhaupt die Sensorwerte von Rädern notwendig (also z. B. die Messung von Lage / Winkel über die Ticks der Räder). Meiner Meinung nach sind diese Sensorwerte über die Ticks der Räder doch viel zu unzuverlässiger (oder zum Teil gar nicht zu gebrauchen), da hier ein unvorhersehbarer Schlupf auftreten kann und dann die Räder dann in der Luft drehen würden... Hab ich da Recht? Danke & Grüße
Guten Tag Alexander, ich beschäftige mich auch grade mit einem vergleichbaren Thema (IMU ohne GPS und mit Odometer(n) zur Wegstreckenmessung). Ich frage mich gerade was genau du mit Lageerkennung meinst. Geht es dir um die Lage des Fahrzeuges im Raum (steht es geade oder hat es sich links oder rechts gedreht) oder wo es sich von einer definierten Startposition heraus hinbewegt hat (Position in der Welt; relativ zu einem Startpunkt) Gruß Thomas
Du könntest auch einen optischen Sensor verwenden wie er in einer Computermaus sitzt.
Andreas schrieb: > Du könntest auch einen optischen Sensor verwenden wie er in einer > Computermaus sitzt. Auch eine gute Idee! Danke. Mir geht's hier aber erstmal um die Vereinigung dieser beiden Sensoren (IMU + Ticks von Rädern). Und ich sehe da keinen "Sinn" diese Ticks mit in meine Berechnung mit ein zu bringen, weil hier einfach zu viel schief gehen kann. Trotzdem "muss" es doch dafür irgend einen Zweck geben, einfach diese Werter wegschmeißen will ich eigentlich auch nicht :D Grüße
IMU reicht nicht. Der Beschleunigungssensor kann ein stehendes Fahrzeug auf einer geneigten Fläche nicht von einem beschleunigten Fahzeug auf ebener Fläche unterscheiden. Der Gyro für den Drehwinkel driftet signifikant über die Zeit. Daher braucht man die Daten von den Rädern, wenn man eine einigermaßen genaue Vorstellung von der Fahrzeugposition haben will.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Die IMU Sensoren sind auch nur bedingt genau. Stimmt, weil u. A. durch die benötigte Integration nicht alle Werte (dazwischen) ermittelt werden können. Trotzdem sind diese doch weniger "fehleranfällig" als Räder. Winkeländerung: durch Gyroskop + Magnetometer = genaue Winkelerkennung Lageerkennung: durch Beschleunigungssensor = anfangs genaue Lageerkennung, mit der Zeit immer ungenauer durch Drift. --> Wo können mir hier die Ticks der Räder helfen? (Die Räder können leer laufen bzw. stecken bleiben) Grüße
Alexander M. schrieb: > Trotzdem "muss" es doch dafür irgend einen Zweck geben Natürlich. Und zwar um die Drehzahl der Motoren zu regeln. Beim NiboBee Roboter liefern die Odometrie Sensoren eine Flanke pro Zentimeter. Das reicht tatsächlich aus, um auf halbe Zentimeter genau ab zu bremsen. Wenn man sanft genug bremst, rutschen die Räder dabei auch nicht durch. Außerdem ermöglich die Odometrie erst, ordentlich geradeaus zu fahren, oder Kurven mit definiertem Radius. Ich bezweifle, dass man nur mit einer IMU so präzise Strecken abfahren kann.
Jim M. schrieb: > IMU reicht nicht. > > Der Beschleunigungssensor kann ein stehendes Fahrzeug auf einer > geneigten Fläche nicht von einem beschleunigten Fahzeug auf ebener > Fläche unterscheiden. > > Der Gyro für den Drehwinkel driftet signifikant über die Zeit. > > Daher braucht man die Daten von den Rädern, wenn man eine einigermaßen > genaue Vorstellung von der Fahrzeugposition haben will. Vorausgesetzt die Räder haben keinen Schlupf, ansonsten sind diese Sensorwerte nicht aussagekräftig? In meinem Fall muss nämlich davon ausgegangen werden, das es einen Schlupf geben kann bzw. die Räder sich "festfahren". Grüße
Stefan ⛄ F. schrieb: > Beim NiboBee > Roboter liefern die Odometrie Sensoren eine Flanke pro Zentimeter. Bei Saugrobotern sogar wesentlich mehr. Um eine vom IMU unabhängige Wegstreckenmessung zu bekommen, ist die Infos von den Rädern immer nützlich. Bei Saugies ist das so weit entwickelt, das sie ihre äusseren Abmessungen so gut kennen, das sie mit den Radsensoren haarscharf an Wänden entlangfahren. Dazu reichen simple Abstandssensoren und eben die Radticker. Ausserdem sind sie, wie o.a., dazu da um die Drehzahl der Motoren zu regeln. Bei meinem Saugie klappt das so gut, das er trotz eines ausgetauschten Motors (Fremdprodukt) exakt geradeaus fährt.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Alexander M. schrieb: >> Trotzdem "muss" es doch dafür irgend einen Zweck geben > > Natürlich. Und zwar um die Drehzahl der Motoren zu regeln. Beim NiboBee > Roboter liefern die Odometrie Sensoren eine Flanke pro Zentimeter. Das > reicht tatsächlich aus, um auf halbe Zentimeter genau ab zu bremsen. > Wenn man sanft genug bremst, rutschen die Räder dabei auch nicht durch. > Außerdem ermöglich die Odometrie erst, ordentlich geradeaus zu fahren, > oder Kurven mit definiertem Radius. > > Ich bezweifle, dass man nur mit einer IMU so präzise Strecken abfahren > kann. Stimmt, dafür wird die Odometrie natürlich eingesetzt zur Drehzahlregelung. Zur Lagebestimmung + Winkelbestimmung bin ich da aber (in meinem Anwendungsfall) noch ein bisschen skeptisch ;)
Alexander M. schrieb: > Zur Lagebestimmung + Winkelbestimmung bin ich da aber (in meinem > Anwendungsfall) noch ein bisschen skeptisch ;) Das geht nur, wenn man keinen Schlupf hat, was in der Realität aber immer passiert. Also nicht so genau wie man es gerne hätte.
Matthias S. schrieb: > Stefan ⛄ F. schrieb: >> Beim NiboBee >> Roboter liefern die Odometrie Sensoren eine Flanke pro Zentimeter. > > Bei Saugrobotern sogar wesentlich mehr. Um eine vom IMU unabhängige > Wegstreckenmessung zu bekommen, ist die Infos von den Rädern immer > nützlich. Bei Saugies ist das so weit entwickelt, das sie ihre äusseren > Abmessungen so gut kennen, das sie mit den Radsensoren haarscharf an > Wänden entlangfahren. Dazu reichen simple Abstandssensoren und eben die > Radticker. > Ausserdem sind sie, wie o.a., dazu da um die Drehzahl der Motoren zu > regeln. Bei meinem Saugie klappt das so gut, das er trotz eines > ausgetauschten Motors (Fremdprodukt) exakt geradeaus fährt. Aber warum sollte die Wegstreckenmessung nicht einfach immer über IMUs erfolgen? Das wäre doch viel genauer? Vorausgesetzt IMUs versagen nicht und gehen nicht während der Fahrt "kaputt" und es würde dann zu einem gefährlichen Zustand etc. führen.
Alexander M. schrieb: > Aber warum sollte die Wegstreckenmessung nicht einfach immer über IMUs > erfolgen? Das wäre doch viel genauer? Genau das bezweifle ich. Gerade die Messung von Strecken ist eben nicht deren Hauptfunktion. Finde doch mal im Datenblatt eine konkrete Angabe, auf wie viel Prozent genau du damit Strecken ausmessen kannst. Oder wie genau er seitliche Abweichungen von der geplanten Fahrstrecke (von der Fahrbahn abkommen) erkennen kann. So ein NiboBee Bausatz ist toll, um diese Dinge buchstäblich zu begreifen. Das IMU Modul kannst du problemlos nachrüsten. Wenn dein Roboter erkennen soll, wo genau er sich innerhalb eines Raumes befindet, dann musst du so etwas ähnliches wie GPS nachbauen. Dazu verwendet man oft optische Markierungen im Raum, die der Roboter erkennen kann.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Alexander M. schrieb: >> Aber warum sollte die Wegstreckenmessung nicht einfach immer über IMUs >> erfolgen? Das wäre doch viel genauer? > > Genau das bezweifle ich. Gerade die Messung von Strecken ist eben nicht > deren Hauptfunktion. Finde doch mal im Datenblatt eine konkrete Angabe, > auf wie viel Prozent genau du damit Strecken ausmessen kannst. Oder wie > genau er seitliche Abweichungen von der geplanten Fahrstrecke (von der > Fahrbahn abkommen) erkennen kann. > > So ein NiboBee Bausatz ist toll, um diese Dinge buchstäblich zu > begreifen. Das IMU Modul kannst du problemlos nachrüsten. Danke für den Tipp, ich habe hier einen "UniRoi", aber hier fehlt ja (genau so wie beim NiboBee) glaub das Feedback über die gefahrene Strecke über die Ticks der Räder? Danke für die Hilfe, ich werde das trotzdem mal nur mit IMUs probieren und dann werde ich die Abweichungen bestimmt schnell bemerken und nächste Verbesserungen angehen :)
Alexander M. schrieb: > aber hier fehlt ja (genau so wie beim NiboBee) > glaub das Feedback über die gefahrene > Strecke über die Ticks der Räder? Der NiboBee hat Odometrie Sensoren. > ich werde das trotzdem mal nur mit IMUs probieren Ja, probiere es aus! Probieren geht über studieren.
Alexander M. schrieb: > ich werde das trotzdem mal nur mit IMUs probieren > und dann werde ich die Abweichungen bestimmt schnell bemerken Lass den IMU mal über eine Holperstrecke fahren und werte seine Daten aus. Du wirst dich wundern, wie sich der Sensor an den kleinen Beschleunigungen in alle Richtungen die Zähne ausbeisst. So schnell kannst du gar nicht abtasten und aufsummieren.
Matthias S. schrieb: > Alexander M. schrieb: >> ich werde das trotzdem mal nur mit IMUs probieren >> und dann werde ich die Abweichungen bestimmt schnell bemerken > > Lass den IMU mal über eine Holperstrecke fahren und werte seine Daten > aus. Du wirst dich wundern, wie sich der Sensor an den kleinen > Beschleunigungen in alle Richtungen die Zähne ausbeisst. So schnell > kannst du gar nicht abtasten und aufsummieren. Ich bin gespannt! :) Danke für die Tipps!
Alexander M. schrieb: > Aber warum sollte die Wegstreckenmessung nicht einfach immer über IMUs > erfolgen? Das wäre doch viel genauer? Auf welchen Datenblattwerten begründest du diese Hoffnung? Allein schon das Rauschen und der Offest zweimal aufintegriert von der Beschleunigung zum Weg wird dir da merklich in die Suppe spucken. Dass man die Information von Rädern sinnvoll mit anderen Positionsinformationen koppeln kann (und gegeneinander abgleichen muss), das zeigt schon das GPS und Radsensor basierte System in meinem 8 Jahre alten Auto: das Ding weiß dank der Radinformation, die es bei der letzten 90° Kurve mit den Kartendaten abgeglichen hat, vor welcher meiner beiden Doppelgaragen ich 100m weiter stehe, während das Handy-GPS noch auf irgendeinen Punkt 20m weit entfernt zeigt. Alexander M. schrieb: > Ich bin gespannt! :) Ja, wäre nett, wenn du das Ergebnis postest.
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Lothar M. schrieb: > das Ding weiß dank der Radinformation Was sich übrigens auch in längeren Tunneln bemerkbar macht. Ohne GPS hat der alte Blaupunkt Travelpilot trotzdem weiter geplottet und das auch bei Stau korrekt.
Alexander M. schrieb: > Danke für die Hilfe, ich werde das trotzdem mal nur mit IMUs probieren > und dann werde ich die Abweichungen bestimmt schnell bemerken und > nächste Verbesserungen angehen :) Odometrie hat Fehler, IMU auch. Kann man beides über Kalman-Filter fusionieren und erhält dadurch einen kleineren Fehler. Heißt aber nicht, dass man gar keinen Fehler mehr hat. Ohne globale Positionierungshilfe (Abstände zu Landmarken, GPS oder der Draht im Garten) läuft eine langfristig Lokalisierung nicht perfekt.
Matthias S. schrieb: > Lothar M. schrieb: >> das Ding weiß dank der Radinformation > > Was sich übrigens auch in längeren Tunneln bemerkbar macht. Ohne GPS hat > der alte Blaupunkt Travelpilot trotzdem weiter geplottet und das auch > bei Stau korrekt. Stimmt. Aber nicht, wenn das Auto im Tunnel abgeschleppt wird (= was in meinem Anwendungsfall das Durchdrehen der Räder etc. bedeuten würde)
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Bearbeitet durch User
Alexander M. schrieb: > Stimmt. Aber nicht, wenn das Auto im Tunnel abschleppt wird (= was in > meinem Anwendungsfall das Durchdrehen der Räder etc. bedeuten würde) Da hilft z.B. auch kein Kalman-Filter (solche Vorkommnisse sind statistisch nicht erfassbar). Helfen würde die Trennung von Antrieb und Messung (z.B. Vorderräder Antrieb, Hinterräder Odometrie).
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