¿Qué tan factible es localizar un robot basado en la baliza EM?

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Estoy diseñando un pequeño robot de mesa con un objetivo muy simple de hacer un seguimiento de dónde está en la mesa mientras lo atraviesa. Resulta que esto es mucho más difícil de lo que imaginaba.

Todas las soluciones obvias, como el uso de un combo Accelero-Gyro y el uso de sensores de distancia, parecen tener fallas, ya que se desvían mucho o son ruidosas y poco confiables.

Entonces se me ocurrió la idea de instalar algún tipo de baliza EM en los vértices de la tabla. No tengo una comprensión teórica detallada de las ondas EM, pero esto es lo que he recopilado hasta ahora:

  • Puedo generar una onda EM simple al excitar una antena con una onda sinusoidal (con un DAC R-2R)
  • Un receptor EM es una salida de antena enganchada a una entrada de amplificador operacional con su salida dirigida a un DAC. Puedo usar un microcontrolador para obtener los picos de esta señal y recopilar datos sobre cómo la distancia afecta las amplitudes. Si grafico estos datos en la computadora, debería ver una relación entre la distancia y la amplitud de las ondas.
  • Entonces puedo usar esta relación para medir la distancia de los robots desde esa baliza en particular. Si utilizo diferentes frecuencias para las 4 balizas diferentes, el robot debería poder calcular su posición en la tabla.

Primero soy programador, así que estoy seguro de que puedo manejar la parte digital de esta configuración. Sin embargo, me preocupa que las ondas EM funcionen como yo esperaba. ¿Soy demasiado ingenuo con esto?

Básicamente, lo que quiero saber es esto: ¿es razonable esperar que esta configuración funcione de manera confiable, suponiendo que las partes digitales del sistema funcionen bien? ¿Se ha hecho esto antes, y de manera confiable? ¿Cuáles son las fuentes de error que no he podido recopilar?

Cualquier sugerencia / consejo / recursos son bienvenidos.

Editar : si bien las respuestas son interesantes y me han brindado muchas ideas simples para lograr lo que estoy tratando de hacer con mi complicada configuración, ninguna de ellas responde realmente a mi pregunta. Como tal, creo que a menos que realice el experimento yo mismo no voy a encontrar una respuesta.

    
pregunta Kitty Hawk

3 respuestas

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Básicamente, lo que quiero saber es esto: ¿Es razonable esperar que   esta configuración funcionará de manera confiable, asumiendo que las partes digitales del   ¿Funciona bien el sistema? ¿Se ha hecho esto antes, y de manera confiable? Qué son   ¿Las fuentes de error que no he podido recopilar?

En primer lugar, puede minimizar sus fuentes de error con un filtro de Kalman. El inconveniente es que son difíciles de implementar y entender. O puede comprar una Unidad de Medición Inercial (IMU) que ya ha realizado el trabajo y corrige los datos.

En segundo lugar, ya hay sistemas listos para usar que pueden ayudar a localizar robots.

Uno es los sistemas RTLS que funcionan a 10 cm (como Pozyx ):

  

Los RTLS de precisión han surgido como un método eficaz para determinar   La ubicación o seguimiento de personas o activos móviles en oficina.   Complejos, almacenes, plantas de fabricación, y líneas de montaje. En   este enfoque, un objeto móvil (etiqueta) intercambia información con   Dispositivos de posición fija (anclajes) utilizando formatos estándar y UWB.   Tecnologías especificadas en IEEE 802.15.4-2011 para tecnología inalámbrica de baja velocidad   Redes de área personal (LR-WPANs). Al determinar la distancia entre   La etiqueta y varios anclajes, las aplicaciones pueden determinar la etiqueta de   posición relativa a los anclajes conocidos, y por lo tanto, la etiqueta   posición absoluta.

Fuente: Digikey

El segundo es RTK GPS, que funciona mejor en exteriores pero tiene una precisión de 1 cm:

  

El posicionamiento cinemático en tiempo real (RTK) es una navegación por satélite   técnica utilizada para mejorar la precisión de los datos de posición derivados de   sistemas de posicionamiento satelital (navegación mundial por satélite   sistemas, GNSS) como GPS, GLONASS, Galileo y BeiDou.

Estos sistemas se pueden obtener por aproximadamente 500 $

    
respondido por el laptop2d
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He mirado a los sensores de campo magnético. Quizás a 10MHz o menos, porque tiene una región de trabajo muy corta. Anteriormente tengo rangos de 10 metros en portadoras por debajo de 1MHz, y la recuperación de la señal todavía necesita bandas estrechas antes de alimentar a ADC. Con un ancho de banda de 100 KHz, mi SNR era de aproximadamente 0dB. Si hubiera seguido adelante con el proyecto, un ancho de banda de 100 Hertz habría producido una SNR de 30dB. Y 100Hz permite un cambio bastante rápido entre las fuentes de señal, por lo que tal vez solo se necesite 1 segundo de procesamiento de la señal.

Necesitarás I & Q se enrolla en el robot. Extraiga un vector para cada baliza y use las matemáticas de "resección".

    
respondido por el analogsystemsrf
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Marque un patrón bidimensional no repetitivo (pseudo aleatorio) en la mesa y tenga una cámara en el robot mirando hacia abajo. Imprímalo con tinta del mismo color en papel de color que sea visible solo con luz IR o UV y nadie sabrá más. La cámara del mouse puede darle velocidad de movimiento en X e Y y una cámara web puede calcular su posición y ángulo basándose en el patrón decodificado. La resolución a subpíxel de su cámara es alcanzable. La resolución a su patrón de tamaño de celda debería ser posible en un microcontrolador con biblioteca de cámara rudimentaria.

EDITAR:
Hay algunos proyectos que han pirateado cámaras de mouse para suministrar el video de diagnóstico sin procesar que podría usarse para establecer la ubicación con una sola cámara barata.

    
respondido por el KalleMP

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