Обнаружение препятствий в лесу

raxp, Здравствуй еще раз) у меня тут новая задачка уже по другому проекту, но по той же теме. Подскажите пожалуйста, вот представьте, у меня на голове какое-то устройство и я хожу по лесу, и вот это устройство должно впереди меня определить деревья или какие-то другие препятствия. Насколько я понимаю для этого надо использовать радиолокацию? Расстояние 10-15 метров где-то. Есть ли какие-то готовые устройства для этого? Или что-то другое лучше использовать?

0

А датчики приема сигнала? Для лазера можно взять обычный светодиод, во время наладки можно заменить ИК лазер видимым чтобы смотреть не бред ли он сканирует. А разделение сигналов сканера? Лазер полупрозрачное зеркало и все, а компактность, вес, стоимость? И можно сканить сразу в несколько потоков, тогда сканирующая голова это просто вращающееся зеркальце без медленных серво. И скан сразу 180 град, чтобы робот решал куда. Ведь вам не изображение строить, а тогда достаточно чтобы лучи сканили в виде горизонтальной зебры, т.е с шагом.
Другой вопрос что я не видел в инете схем фазовых светодальномеров хотя они описаны в книгах 50 годов. Робототехники мечтают о самодельных светодальномерах, а на практике берут лазер и вэбкамеру и вычесляя положение точки на матрице получают расстояния на тригонометрии, что наверно очень медленный метод. А если сделать его аналог но на линейке светодиодов?

А вообще самый реальный вариант это наверно погуглить забугорные решения.

Добавлено через 15 минут
Может два варианта:
1)сложный и крутой, но аналогов вроде в мире нет (самодел с нуля, ваши параметры, ваша скорость скана, точность, УЗ сканеры просто курят, но это уже немного уровень DARPA),
как сделать? Гугл, книги…
Но простого смертного наверно остановят сложности этой задачи
Лазер можно наверно взять из CDROM, приемники вроде сегодня не проблема, модулятор лазера( вроде до 30 мГц есть модулятор в самой головке CDROM, + есть разные способы модуляции. Поиграть с дальномером изменив его электронику и алгоритм работы?( там уже все есть в компактной кучке! Но цена…)
2)Вроде есть в продаже для авто, цена?

0

Excalibur921, может проще всего расположить во всех плоскостях УЗ дальномеры(скорость 300 метров в секунду на расстояниях до 5 метров вполне устраивают) да и все?

0

Сообщение от Excalibur921 попробуйте бежать видя только 5 метров перед собой

Сообщение от Hippey да, нужна скорость

Вы сами себе противоречите. Да вам решать как делать. Все предлагают варианты, некоторые реального времени, некоторые простые и возможно с остановкой. Проще конечно на УЗ взять готовые. А есть такие проекты? Все что видел на УЗ датчиках так это мыкающиеся игрушки (разгон, остановка, сканирование, откат назад и т.д).Лидар позволяет построить систему другого уровня, с прокладыванием трасс на основе топологии и выбор по оптимальности потребления энергии( где ровней, где меньше поворотов и т.д) и делать это в реальном времени. Но такие системы возможно избычно круты так сказать для хобби =).Може тулудшив алгоритм сканировании УЗ можно сделать адекватно ездящего но у военныех вроде такого нет, и в автономных роботах берут лидары. Незнаю где применяют УЗ, в игрушках видел.

Добавлено через 13 минут
Ну вот же, первые ссылке в гугле. Но это наверно опять повторюсь передовые системы всеже. Вы потянете такое? Может все же по старинке на УЗ пусть и мыкается но ведь проще намного и дешевле.
“LIDAR - устанавливаемый на крышу автомобиля вращающийся 64-лучевой лазерный датчик, который при помощи отраженного от объектов света сканирует пространство вокруг автомобиля в радиусе более 60 метров. Этот оптический датчик способен отсканировать 1.3 миллиона точек координат в секунду”
http://autoportal.ua/articles/obzory/24556.html
Вы определитесь для себя, вы хотите правильно и быстро движущийся, либо дешево но медленно? И не забывайте о программировании в такой штуке и математике.

1

Excalibur921,

либо дешево но медленно?

Почему УЗ это медленно? Ведь если УЗ видит за 5 метров а то и больше, можно просто скорректировать путь без остановки. Про тех роботов что вы пишите, которые перед препятствием останавливаются, используют УЗ дальномер с дальностью 10-20 сантиметров, поэтому и останавливаются и разворачиваются

Добавлено через 33 секунды
а скорость уз 300 метров в секунду

0

Сообщение от Hippey УЗ видит за 5 метров

УЗ видит ветки? Листья? Хорошо если тонкое дерево заметит. У него наверно не хватит разрешения построить точные габариты объекта. Поэтому наверно и не применяют. Хотя есть же УЗИ

У него не хватит быстродействия и точности налету строить карту для быстро едущего робота.300 м\с это много? Давайте прикинем. Робот стоит внутри сферы диаметром 5 метров.Для сносной карты нужно сделать к примеру 500 замеров расстояний(ведь будут деревья и ветки, т.е может и больше нужно).Считаем: 5+5 *500=5000 м для звука. 5000/300=16 секунд на скан с одного положения робота, но ведь он еще и движется…

Сообщение от Excalibur921 некоторые простые и возможно с остановкой.

Можно так остановились -сканим, проехать, снова стоп-скан. Быстро?
Хорошо 50 сканов тупо сканим только сектор 45 градусов впереди, 5+5*50=500 1.6 сек время скана с одной точки( при остановке робота)+время на поворото серво, на передачу сигнала, на его сохранение и т.д 500 циклов не шутки( т.е набегает еще 2 сек?).Можно сканить на лету но медленно едущий, и карта препятствий будет мазана и неверна.
Мне кажется лучше ориентироваться на крутые системы.

Сообщение от Excalibur921 ключевое слово тут быстродействие.

Сообщение от raxp про лазерные дальномеры слышали? ...и вообще, в случае с отраженкой: дальность есть функция времени.

Неверно. Все зависит от принципа действия лазерного дальномера. Есть фазовый принцип замера дальности. ТС гуглите лазерный 3D сканер.

0

Сообщение от Hippey Почему УЗ это медленно?

причем здесь УЗ?
ты расчеты то как проводить будешь?
10 метров это туда/сюда 20 метров после подачи сигнала проходит 0.666 секунды
а если препятствие ближе ? а ты еще хочешь сканирование
посчитай количество выборок
математику
и прикинь какой камень нужен, причем обработка это плавающая арифметика, матрицы, тригонометрия
для отбрасывания шумов цифровые фильтры

0

Напутал радиусы, диаметры… но неважно. Думаю УЗ медленный для задачи 3д карты как не крути.

Сообщение от Excalibur921 способен отсканировать 1.3 миллиона точек координат в секунду

Тут вот ребята увеличивают количество точек, но у них 60 метров…
Да и лидар не такие уж “нанотехнологии”.
Кстати можно схитрить: выбрав “правильный лес”. Т.е чтобы были только деревья определенного интервала диаметров, ветки на деревьях начинались с высоты более 2 метров, не было больших кустов, высокой травы, веток на земле и чтобы земля была довольно ровной полянкой .А робота сделать довольно мощным чтобы 10 литров воды мог потянуть.Тогда можно не сканить точно, а лиш определять наличие деревьев и рассматривать их как материальные точки с определенным диаметром. Тогда можно обойтись грубым сканом на УЗ.

0

Excalibur921, так а что вы предлагаете? Простого лидара я не нашел, который можно было бы запихнуть в STM32 например

Добавлено через 16 минут
ValeryS,
скорость ультразвука 300 м/c, то есть например если у УЗ дальномера дальность 15 метров, то время ответа будет 0.1 секунда

Excalibur921, ValeryS, Я ж сюда и написал чтобы получить совет что лучше сделать)
В какую сторону смотреть? Что использовать? УЗ? лидар?(не нашел какого-либо готового устройства) или еще что

0

Гляньте такие проекты:
http://robocraft.ru/blog/projects/665.html
Может используя его принцип работы можно сделать намного быстрей + вам ненужно подрят сканить, выберите шаг это ускорит. И конечно же море экспериментов как вы наверно не любите…

0

Сообщение от Hippey ValeryS, скорость ультразвука 300 м/c, то есть например если у УЗ дальномера дальность 15 метров, то время ответа будет 0.1 секунда

а если 15 сантиметров?
зайчик выскочил неожиданно, давить будем?
тебе кроме дальности нужно прикинуть и "ближнесть", на каком минимальном расстоянии робот еще не ослепнет
от дальности зависит мощность сигнала от "ближнести" частота выборок

0

Excalibur921, там написано в итоге получаем облако точке, только вот как понять насколько близко к тебе предмет? чтоб его обойти

0

Совсем не хотите искать.

даже на STM32 внезапно Правда в одну строку и медленно, но начало есть, можно по вертикали в нескольких плоскостях а лазер общий из сд рома, можно взять камеру от мобилки, вэбкамеру и триангулировать, триангулировать…
Может вместо камеры можно взять и сканировать всего на 1 светодиоде, измеряя угол поворота. Итого дешевый лазер+светодиод и движок + датчик угла вроде все. Не хотят фазовый метод брать...

Добавлено через 7 минут

Сообщение от Hippey как понять насколько близко к тебе предмет

Да не к тебе, а к сенсору робота, это локальные координаты где центром есть сенсор робота.
А названо облако точек, потому что похоже на облако из точек…
Потом находим возможный маршрут с учетом габаритов робота и т.д.
Вы точно справитесь?=)

Добавлено через 16 минут
Кстати поскольку вы в форуме GPS( кстати почему? =) ).Можно схитрить создав свою GPS.
Карту топологии заранее пройдя и вручную сканируя медленно одним из методов все неровности.
Либо еще проще вы носите передатчик в кармане где может пройти ваш робот, а 3 приемника циклически записывают силу сигнала от вас каждую 0.1 сек, затем триангулируем и получаем ваши локальные координаты.
Таким образом получаем сразу маршрут робота, можете обойти все деревья в лесу И затем по аналогии задачи коммивояжера и убирая дубликаты путей высчитать оптимальный короткий путь робота…но это извращение еще то. И смысл тогда слова робот? Вы же задаете сразу маршрут это нечестно зато позже рассчитав ускорение робота, его торможение и т.д можно найти максимально быстрый путь прохождения

0

0

Тогда ясно. Но с GPS это нечестно и не удобно для человека. Зато эффективно и просто для робота.

Можно вместо дорогой камеры взять всего 1 светодиод причем наверно даже не сверх яркий а типа АЛ107 красный мутный. А вот с углами сложней, лучше взять подобие лучевого энкодера. Можно взять многогранную призму отражения и систему зеркал удлиняющих оптический путь света от лазера это сделает более точным замер угла т.к в такой системе важна точность угла для дальних предметов, но качество призмы… можно взять от лазерных принтеров Правда там всего 5 граней вроде =(.Либо крутой голографический энкодер( либо царапанная нулевкой шайба из нержавейки )?
Или еще проще, тут не годиться круглое сечение лазерного пучка( кстати зачем и берут в основном микроконтроллер здесь это интерполяция сигналов с пикселей, а тригонметрич. функцию нужно сделать аппаратным решателем на ПЛИС к примеру это очень ускорит все это дело, или вообще все на плис чтоб потоком было), нужно сжать луч света до вертикальной узкой полосы 3 мм длинной пропустив через анаморфотную призму. И оптика тут неправильная на камере вроде, нужна анаморфотная для вертикальных полос это также наверно увеличит точность нужен взгляд оптика. И спектр лазера неправильный, если взять инфракрасный то можно утроить разрешение цветной матрицы если убрать хот миррор и это повысить чувствительность. Сплошные недоработки Но все это для квартиры, вертикальные стены.. а кора деревьев не такая…но идея красива.

0

Excalibur921, вообщем, получается что лучший способ - это 3d сканирование с помощью камеры и лазера? Может есть варианты попроще еще?

Добавлено через 30 секунд
мне так особо целая карта такая и не нужна, просто обходить препятствия всякие которые на пути

Добавлено через 1 час 55 минут
я вот чего не понял в сканировании лазером, вот вебка увидит на дереве лазерный луч, как она сможет определить на каком расстоянии то дерево?

0

...про метод определения-то почитайте, по ссылкам это все есть.

0

raxp, я читал, и у меня 4 вопроса появилось:
1. Что может быть калибровочной поверхностью в лесу?
2. Как можно заставить лазер вращаться вокруг своей оси без движения его сервомашинкой? Может есть специальные формы лазера такие?
3. Какой мощности должен быть лазер чтобы он был виден при дневном свете на 10 метрах?
4. Можно ли этот лазерный луч сделать невидимым глазу? (Ик)
Спасибо

0

Классное видео визуализации данных с лидара:
https://www.youtube.com/watch?v=nXlqv_k4P8Q
А вот вообще без лидара, две камеры. Наверно используется нейросети и искусственный интеллект, распознание образов, вы такое не потянете, а может там все проще.
“Задача обнаружения препятствий, встречающихся на пути движения робота, весьма типичная для применения лидаров. Однако, в роботах "SRX" с этой задачей справляется стерео видеокамера. Построение карты глубины пространства перед стерео видеокамерами, а соответственно, на пути движения робота, позволяет выбрать свободный от препятствий путь проезда”
http://www.smprobotics.ru/tech... em-robota/
Как-то применял прогу которая строила 3д объект по многоракурсным фото, но там вручную нужно по уникальным точкам сводить маркеры.
1)Зачем? Прочитайте там все есть.
2)А зеркала зачем? Кончесно есть оптика формирующая линию, выглядит как плоское стекло. Когда то в 95 году школники бегали с указками которые рисовали мордочки, смайлики было куча насадок на лазер. Гуглите механическое сканирование в книгах по оптике.
3) Да не вам виден, а камере робота.
4)ИК

Что то мне подсказывает что вы не осилите эту задачу, судя по вашим вопросам.

0

Excalibur921,

1)Зачем? Прочитайте там все есть.

Я перечитал все статьи что вы мне скинули и то что там внутри, но все пишут только о том, что используется стенка как калибровочная поверхность

2)А зеркала зачем? Кончесно есть оптика формирующая линию, выглядит как плоское стекло. Когда то в 95 году школники бегали с указками которые рисовали мордочки, смайлики было куча насадок на лазер. Гуглите механическое сканирование в книгах по оптике.

Я имел ввиду таких движущихся деталей как сервомашинка, так как все это ломается постоянно. Зеркала все равно тоже двигать надо. Движение лазера я имею ввиду движение по плоскости вертикальной линии. Как сделать лазер линейным я знаю, картинки здесь не причем

3) Да не вам виден, а камере робота.

Я это и имею ввиду

0

Сообщение от Hippey Я имел ввиду таких движущихся деталей как сервомашинка

Вариантов масса. Где там серво? Там система на движке у робота. Важно понять суть работы замера расстояний, и сделать как удобно лично вам. Ик лазер не удобен,его не видно без мобилки. А так в стадии тестирования стараются максимально наглядно чтобы все было. Кстати насчет ИК лазеров, в Ик спектре деревья не такие… изменяться отражающая способность коры. Кстати если провести тесты на коэф. отражения в разных частях ик спектра то может есть как-то длинна волны на которой и деревья и листья и земля в лесу( укрыта этим листями?) в лесу будут хорошо отражать, как бы одно цвета станут. Тогда ниже описанная система нагибает любые лидары

Можно намного упростить всю систему если использовать более примитивный и не универсальный метод определения расстояния по интенсивности отраженного сигнала лазера. В виду однотипности рельфева – лес. Однотипности параметров отражения деревьев и подстилающей поверхности ( иголки).Кстати какой лес ? Нужен правильный лес…
В общем суть анализировать через большую линзу рассеянный свет от попадания лазера.
Паразитный засвет( кстати ночью лучше, нет засветки левой =) ) убирается стандартными методами: модуляцией сигнала лазера, применением оптической системы наподобие подзорной трубы которая смотрит только параллельно лучу лазера, интерференционным фильтром и т.д. все эти методы разжеваны в соотв. литературе оборонгиза .
Можно на месте работы создать график дистанция\отраженный свет просто подводя робота к дереву. Но такие системы не используются наверно на практике в виде капризности и не предсказуемости результатов если дерево вдруг уникальное, или сосновый лес и вдруг береза
Зато можно сканить невероятно быстро, по сути даже превзойти систему гугл кара с 64 лазерами. Взяв дерзкие 500 лучей Конечно они должны быть в импульсном режиме в противофазе либо по другому разделять, придумайте. Вариантов огромное кол-во. А большое количество лучей получить элементарно используя несколько линейных интерференционных решеток или сеток + зеркала, все это продается даже в виде игрушек. Пример: http://www.texkontora.com.ua/i... o&tid=1247

0