शू सेंसर के साथ रोबोट नेविगेट करें, जीपीएस, डब्ल्यू/ओ मैप: 13 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

obluoblu द्वारा अनुसरण करें: oblu एक इनडोर नेविगेशन सेंसर है और अधिक oblu के बारे में »

रोबोट एक पूर्व-क्रमादेशित पथ में चलता है और रीयल-टाइम ट्रैकिंग के लिए एक फोन पर अपनी वास्तविक गति की जानकारी (ब्लूटूथ पर) प्रसारित करता है। Arduino पथ के साथ पूर्व-क्रमादेशित है और रोबोट की गति को समझने के लिए oblu का उपयोग किया जाता है। oblu नियमित अंतराल पर Arduino को आंदोलन की जानकारी प्रसारित करता है। उसके आधार पर, Arduino पहियों की गति को नियंत्रित करता है ताकि रोबोट पूर्वनिर्धारित पथ का अनुसरण कर सके।

चरण 1: एक संक्षिप्त परिचय

यह परियोजना जीपीएस या वाईफाई या ब्लूटूथ का उपयोग किए बिना सटीक रूप से रोबोट को पूर्व-निर्धारित पथ में ले जाने के बारे में है, यहां तक कि नक्शा या भवन लेआउट योजना भी नहीं। और इसका वास्तविक पथ (पैमाने तक) वास्तविक समय में बनाएं। वास्तविक समय स्थान की जानकारी प्रसारित करने के लिए ब्लूटूथ को तार के विकल्प के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

चरण 2: दिलचस्प पृष्ठभूमि की कहानी

हमारी टीम का मुख्य एजेंडा शू-माउंटेड पैदल यात्री नेविगेशन सेंसर विकसित करना है। हालांकि, हमें एक अकादमिक शोध समूह द्वारा रोबोट इनडोर नेविगेट करने और साथ ही इसकी रीयलटाइम स्थिति की निगरानी की आवश्यकता के साथ संपर्क किया गया था। वे एक संलग्न कक्ष में विकिरण की मैपिंग के लिए ऐसी प्रणाली का उपयोग करना चाहते थे या किसी औद्योगिक सेटअप में गैस रिसाव का पता लगाना चाहते थे। ऐसी जगहें इंसानों के लिए खतरनाक हैं। हमारे Arduino आधारित रोबोट के इनडोर नेविगेशन के लिए एक मजबूत समाधान की तलाश में है।

किसी भी मोशन सेंसर मॉड्यूल (IMU) के लिए हमारी स्पष्ट पसंद "ओब्लू" (छवि के ऊपर रेफरी) थी। लेकिन यहां मुश्किल हिस्सा यह था कि ओबलू का मौजूदा फर्मवेयर फुट-माउंटेड इनडोर पेडेस्ट्रियन डेड रेकनिंग (पीडीआर) या पैदल यात्री नेविगेशन के लिए सरल शब्दों में उपयुक्त था। इनडोर में एक फुट-माउंटेड IMU के रूप में oblu का PDR प्रदर्शन काफी प्रभावशाली है। शू-सेंसर के रूप में ओब्लू की रीयल-टाइम ट्रैकिंग के लिए एंड्रॉइड ऐप (एक्सोब्लू) की उपलब्धता, लाभ में जोड़ती है। हालांकि, रोबोट को नेविगेट करने और उसकी निगरानी के लिए इसके मौजूदा एल्गोरिथम का उपयोग करना चुनौती थी जो मानव चलने के मॉडल पर आधारित है।

चरण 3: "ओब्लू" के लिए एक संक्षिप्त परिचय

"ओब्लू" पहनने योग्य गति संवेदन अनुप्रयोगों के लिए लक्षित एक छोटा, कम लागत वाला और ओपनसोर्स विकास मंच है। यह ली-आयन रिचार्जेबल बैटरी संचालित करने योग्य है और ऑनबोर्ड यूएसबी बैटरी चार्जिंग की अनुमति देता है। इसमें वायरलेस संचार के लिए ऑनबोर्ड ब्लूटूथ (बीएलई 4.1) मॉड्यूल है। "ओब्लू" एक 32-बिट फ्लोटिंग पॉइंट माइक्रोकंट्रोलर (एटमेल का एटी32यूसी3सी) होस्ट करता है जो जहाज पर जटिल नेविगेशन समीकरणों को हल करने की अनुमति देता है। इसलिए एक व्यक्ति सभी गति प्रसंस्करण को ओब्लू पर ही करता है और केवल अंतिम परिणाम प्रसारित करता है। यह सहयोगी प्रणाली के साथ oblu का एकीकरण अत्यंत सरल बनाता है। "ओब्लू" मल्टी-आईएमयू (एमआईएमयू) एरे को भी होस्ट करता है जो सेंसर फ्यूजन की अनुमति देता है और मोशन सेंसिंग परफॉर्मेंस को बढ़ाता है। एमआईएमयू दृष्टिकोण "ओबलू" की विशिष्टता को जोड़ता है।

oblu की आंतरिक गणना मानव चलने पर आधारित है। ओबलू दो क्रमागत चरणों और शीर्षक में परिवर्तन के बीच विस्थापन देता है। कैसे - जब पैर जमीन के संपर्क में आता है, तो तलवों की गति शून्य होती है, यानी तलवों की गति रुक जाती है। इस तरह oblu 'स्टेप्स' का पता लगाता है और कुछ आंतरिक त्रुटियों को ठीक करता है। और त्रुटियों का यह लगातार सुधार, महान ट्रैकिंग प्रदर्शन में परिणत होता है। तो यहाँ पकड़ है। क्या होगा अगर हमारा रोबोट भी उसी तरह चलता है - हिलना, रुकना, हिलना, रुकना..वास्तव में, किसी भी वस्तु के लिए ओबलू का उपयोग किया जा सकता है, जिसकी गति में नियमित शून्य और गैर-शून्य क्षण होते हैं। इस प्रकार हम ओबलू के साथ आगे बढ़े और कुछ ही समय में हम अपने रोबोट और ट्रैकिंग सिस्टम को असेंबल कर सके।

चरण 4: "ओब्लू" की उपयोगिता क्या है?

हम अपना लगभग 70% समय घर के अंदर बिताते हैं। इसलिए, ऐसे कई अनुप्रयोग हैं जिनके लिए मनुष्यों और मशीनों के इनडोर नेविगेशन की आवश्यकता होती है। सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला पोजिशनिंग समाधान उपग्रह आधारित जीपीएस/जीएनएसएस है जो बाहरी नेविगेशन के लिए अच्छा है। यह इनडोर वातावरण में या शहरी वातावरण में विफल हो जाता है जो स्पष्ट आकाश के लिए सुलभ नहीं है। इस तरह के अनुप्रयोगों में झुग्गी-झोपड़ियों का भू-सर्वेक्षण या भारी पेड़ की छतरी के नीचे के क्षेत्र, रोबोट के इनडोर नेविगेशन, अग्निशमन के लिए बचाव एजेंटों की स्थिति, खनन दुर्घटनाएं, शहरी युद्ध आदि शामिल हैं।

ओबलू के पूर्ववर्ती को अग्निशामकों की स्थिति के लिए एक बहुत ही कॉम्पैक्ट शू-सेंसर (या एक पीडीआर सेंसर) के रूप में पेश किया गया था, जिसे बाद में उन्नत किया गया और आसान-सटीक- मनुष्यों के साथ-साथ रोबोटों के इनडोर नेविगेशन के लिए किफायती जड़त्वीय संवेदन समाधान। अब तक, ओब्लू के उपयोगकर्ताओं ने पैदल चलने वालों पर नज़र रखने, औद्योगिक सुरक्षा और संसाधन प्रबंधन, सामरिक पुलिसिंग, जीपीएस रहित क्षेत्र का भू-सर्वेक्षण, स्वयं नेविगेट करने वाला रोबोट, सहायक रोबोटिक्स, गेमिंग, एआर / वीआर, आंदोलन विकारों के उपचार, भौतिकी को समझने में अपने अनुप्रयोगों का प्रदर्शन किया है। गति की आदि। ओबलू अंतरिक्ष की कमी वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है, जैसे पहनने योग्य गति संवेदन। ऑन-बोर्ड ब्लूटूथ की बदौलत इसे वायरलेस IMU के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है। ऑन-बोर्ड फ्लोटिंग पॉइंट प्रोसेसिंग क्षमता, चार आईएमयू एरे के साथ, मॉड्यूल के भीतर ही सेंसर फ्यूजन और मोशन प्रोसेसिंग को संभव बनाता है, जिसके परिणामस्वरूप बहुत सटीक मोशन सेंसिंग होता है।

चरण 5: परियोजना की कहानी

इस प्रोजेक्ट की कहानी वीडियो में है…

चरण 6: प्रणाली विवरण

रोबोट एक पूर्व-क्रमादेशित पथ में चलता है और रीयल-टाइम ट्रैकिंग के लिए एक फोन पर अपनी वास्तविक गति की जानकारी (ब्लूटूथ पर) प्रसारित करता है।

Arduino पथ के साथ पूर्व-क्रमादेशित है और रोबोट की गति को समझने के लिए oblu का उपयोग किया जाता है। oblu नियमित अंतराल पर Arduino को आंदोलन की जानकारी प्रसारित करता है। उसके आधार पर, Arduino पहियों की गति को नियंत्रित करता है ताकि रोबोट पूर्वनिर्धारित पथ का अनुसरण कर सके।

रोबोट के पथ को सीधी रेखा खंडों के एक सेट के रूप में क्रमादेशित किया गया है। प्रत्येक रेखा खंड को उसकी लंबाई और पिछले एक के संबंध में अभिविन्यास द्वारा परिभाषित किया गया है। रोबोट की गति को संयमित रखा जाता है, यानी यह सीधी रेखा में चलता है, लेकिन छोटे खंडों में (सरलता के लिए 'स्ट्राइड्स' कहते हैं)। प्रत्येक स्ट्राइड के अंत में, oblu सीधी रेखा से, Arduino तक स्ट्राइड लंबाई और विचलन की सीमा (अभिविन्यास में परिवर्तन) को प्रसारित करता है। यदि यह पूर्व-निर्धारित सीधी रेखा से विचलन पाता है, तो Arduino ऐसी जानकारी प्राप्त करने पर हर कदम पर रोबोट के संरेखण को सही करता है। कार्यक्रम के अनुसार, रोबोट को हमेशा एक सीधी रेखा में चलना चाहिए। हालांकि, यह सीधी रेखा से विचलित हो सकता है और असमान सतह, रोबोट असेंबली में बड़े पैमाने पर असंतुलन, डीसी मोटर्स में वास्तु या विद्युत असंतुलन या फ्रंट फ्री रनिंग व्हील के यादृच्छिक अभिविन्यास जैसी गैर-आदर्शताओं के कारण एक निश्चित कोण या तिरछे रास्ते पर चल सकता है। एक कदम उठाओ.. अपना शीर्षक ठीक करो… आगे बढ़ो। रोबोट भी पीछे की ओर बढ़ता है यदि वह उस विशेष रेखा खंड की क्रमादेशित लंबाई से अधिक यात्रा करता है। अगली सीढ़ी की लंबाई उस विशेष सीधी रेखा खंड की शेष दूरी पर निर्भर करती है। जब यात्रा की जाने वाली दूरी बड़ी होती है तो रोबोट बड़ी प्रगति करता है और गंतव्य के करीब छोटे कदम उठाता है (अर्थात प्रत्येक सीधी रेखा खंड का अंत)। oblu डेटा को Arduino और फ़ोन (ब्लूटूथ पर) एक साथ प्रसारित करता है। ज़ोब्लू (एंड्रॉइड ऐप) रोबोट से प्राप्त गति की जानकारी के आधार पर पथ का निर्माण करने के लिए कुछ सरल गणना करता है, जिसका उपयोग फोन पर रीयल-टाइम ट्रैकिंग के लिए किया जाता है। (एक्सोब्लू का उपयोग कर पथ निर्माण दूसरी छवि में दिखाया गया है)।

संक्षेप में, oblu गति को महसूस करता है और नियमित अंतराल पर Arduino और फ़ोन को गति की जानकारी देता है। प्रोग्राम किए गए पथ और गति की जानकारी (ओबलू द्वारा भेजी गई) के आधार पर, Arduino पहियों की गति को नियंत्रित करता है। स्टार्ट / स्टॉप कमांड को छोड़कर रोबोट की गति को दूर से नियंत्रित नहीं किया जाता है।

ओबलू के फर्मवेयर के लिए https://sourceforge.net/p/openshoe/_list/git. पर जाएं

रोबोट के औरडिनो कोड के लिए https://github.com/vijkumsha/oblu_Robot. पर जाएं

चरण 7: पथ मॉडलिंग

रोबोट को सबसे अच्छा नियंत्रित किया जा सकता है यदि वह केवल सीधी रेखा के खंडों में चलता है। इसलिए, पथ को पहले सीधी रेखा खंडों के एक सेट के रूप में तैयार किया जाना चाहिए। चित्रों में कुछ उदाहरण पथ और विस्थापन और अभिविन्यास के संदर्भ में उनके प्रतिनिधित्व शामिल हैं। इस तरह से Arduino में पथ को क्रमादेशित किया जाता है।

इसी तरह कोई भी पथ जो सीधी रेखा के खंडों का एक समूह है, उसे Arduino में परिभाषित और प्रोग्राम किया जा सकता है।

चरण 8: सर्किट असेंबली

शीर्ष स्तर प्रणाली एकीकरण आरेख। Arduino और oblu हार्डवेयर असेंबली का हिस्सा हैं। UART का उपयोग Arduino और oblu के बीच संचार के लिए किया जाता है। (कृपया कनेक्शन Rx/Tx कनेक्शन पर ध्यान दें।) डेटा प्रवाह की दिशा केवल संदर्भ के लिए है। संपूर्ण हार्डवेयर असेंबली ब्लूटूथ का उपयोग करके स्मार्टफोन (एक्सोब्लू) के साथ संचार करती है।

चरण 9: सर्किट आरेख

Arduino, oblu, मोटर चालक और बैटरी पैक के बीच विस्तृत विद्युत कनेक्शन।

चरण 10: संचार प्रोटोकॉल:

नीचे बताया गया है कि रोबोट और स्मार्टफोन पर लगे ओबलू सेंसर के बीच डेटा संचार कैसे होता है, यानी ज़ोब्लू:

चरण १: ज़ोबलू ओबलू को स्टार्ट कमांड भेजता है चरण २: ओबलू ज़ोबलू को उपयुक्त एसीके भेजकर कमांड प्राप्त करना स्वीकार करता है। चरण ३: ओबलू डेटा पैकेट भेजता है जिसमें प्रत्येक चरण के लिए विस्थापन और अभिविन्यास की जानकारी होती है, हर कदम पर, एक्सोब्लू को। (चरण = जब भी शून्य गति या ठहराव का पता चलता है)। चरण 4: ज़ोब्लू ने ओबलू को उपयुक्त एसीके भेजकर अंतिम डेटा पैकेट प्राप्त करना स्वीकार किया। (चरण ३ और ४ का चक्र तब तक दोहराया जाता है जब तक कि ज़ोबलू STOP भेजता है। STOP कमांड प्राप्त करने पर, oblu चरण ५ को निष्पादित करता है) चरण ५: STOP - (i) oblu में प्रसंस्करण बंद करें (ii) सभी आउटपुट को oblu में रोकें कृपया oblu के एप्लिकेशन नोट को देखें START, ACK, DATA और STOP. का विवरण

चरण 11: "ओब्लू" आईएमयू कैसे काम करता है (वैकल्पिक):

ओब्लू के अवलोकन और फुट-माउंटेड पीडीआर सेंसर के संचालन के बुनियादी सिद्धांत पर कुछ संदर्भ प्रस्तुत करना:

ओब्लू का उपलब्ध स्रोत कोड फुट-माउंटेड नेविगेशन की ओर लक्षित है। और यह उस उद्देश्य के लिए सबसे अच्छा अनुकूलित है। नीचे दिए गए वीडियो में इसके संचालन के मूल सिद्धांत को शामिल किया गया है:

पैर पर लगे पीडीआर सेंसर पर कुछ सरल लेख यहां दिए गए हैं:1. मेरे कदम ट्रैक करें

2. मेरे कदमों पर नज़र रखना जारी रखें

फुट-सेंसर का उपयोग करके पैदल यात्री की मृत गणना के विवरण के लिए आप इस दस्तावेज़ को देख सकते हैं।

चरण 12: "oblu.io" पर जाएं (वैकल्पिक)

"Oblu" के संभावित अनुप्रयोगों के लिए वीडियो देखें:

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चरण 13: घटक

1 oblu (एक ओपनसोर्स IMU डेवलपमेंट प्लेटफॉर्म)

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