Поиск базы на ИК-светодиодах+TSOP (теория и практика)

yak-40

Я думаю эта тема волнует многих.

В этой теме предлагаю выкладывать информацию связаную с поиском и стыковкой бота
с базовой станцией, идеи, проекты, схемные решения, прошивки.

За основу предлагаю взять уже ставший здесь "стандартом" принцип передачи пакетов
ИК импульсов с базовой станции с помощью ИК-диодов, и прием ботом этих импульсов
с помощью пары TSOP.
Хотя будут приветствоваться и любые другие принципы и конструкции. :wink:

Для начала размещаю некоторую подборку материала основанную на личном опыте.
Итак, теория:
На рисунке ниже показан принцип действия системы.
1. приемники бота оба "видят" импульсы базовой станции. Бот движется вперед.
2. Базовая станция справа. Правый "глаз" бота видит импульсы, левый нет.
Контроллер даёт команду правому двигателю остановится (или замедлится)
бот поворачивает направо, корректируя траекторию.
3. Базовая станция слева. Всё происходит наоборот.

Вложение:

p0.jpg [ 62.54 КиБ | Просмотров: 11057 ]

Теперь практика:
Судя по собственному опыту, успешный заход бота на базу во многом зависит не от
схемного решения и программного обеспечения, а от правильного размещения передающих
диодов и особенно ТСОП-ов приемной части бота.
Поэтому привожу схему расположения ТСОП-ов на боте.

Вложение:

p1.jpg [ 18.32 КиБ | Просмотров: 16947 ]

Расстояние между ТСОП-ами рекомендую делать 60-70 мм.
Непрозрачную перегородку можно сделать из непрозрачного пластика, металла, или фольгированного стеклотекстолита.
Защищать ТСОП-ы от ИК излучения она должна сзади, снизу, сверху и с одного бока, как показано на рисунке.
Теперь по поводу схемных решений. Что-бы было понятно не только опытным, но и начинающим,
нарисовал схемы в виде картинки, понятной всем (я надеюсь)

Вложение:

cx_pri.jpg [ 28.63 КиБ | Просмотров: 16987 ]

Оба ТСОП-а подключаются по одинаковой схеме, за исключением выхода, которые подключаются
к двум портам МК сконфигурированных на вход.
Лучше выбрать порты с внешним прерыванием (например в Меге16 PD2(INT0) и PD3(INT1))
Не забываем, что импульсы с ТСОП-ов идут в инверсном виде, тоесть, активный сигнал - 0!
Теперь что касается базовой станции.
Генератор импульсов можно сделать как на микроконтроллере
так и на рассыпухе. В Интернете схем навалом. Хотя я предпочитаю на МК.
Схема подключения светодиода от этого не зависит. Я реализовал её на КТ815 (КТ817)
хотя применить можно и любой другой аналогичный транзистор. Светодиод любой инфракрасный. Можно поставить два
или даже три светодиода впаралель, направив их под разным углом (веером).

Вложение:

cx_per.jpg [ 38.08 КиБ | Просмотров: 11072 ]

Саму базу рекомендую устанавливать в середине помещения вдоль длинной стены.

Вложение:

p2.jpg [ 21.63 КиБ | Просмотров: 11035 ]

Мощность импульсов передающей станции надо делать такой, что-бы бот уверенно воспринимал
их с расстояния 2,5 - 3 метра, и в то-же время не воспринимал отраженный сигнал. Мощность подбирается резистором R2.

MiBBiM

как вариант - разместить на базе два светодиода, посылающие разные rc5 сигналы, тогда каждый тсоп сможет понять, с какой стороны видит док-станцию.

yak-40

Цитата:

как вариант - разместить на базе два светодиода

У ИК диода угол излучения достаточно широкий. Тогда надо его ограничивать, например металлическими трубками.
Но это и зону охвата уменьшит...

EdGull

а зачем транзистор у ИК-светодиода?
на правильной , т.е. резонансной частоте стандартных 10-15мА с ноги меги более чем достаточно для уверенного приема ТСОПом даже с переотражений.

Добавлено спустя 9 минут 10 секунд:
Может переименуешь темы в что-то типа "Поиск базы на ИК-светодиодах+TSOP (теория и практика)"

=DeaD=

А как всякие румбы работают? Вроде я видел где-то статью на эту тему, а сейчас не могу найти.
На память - там вроде на базе 2 ИК-диода с перекрещивающимися немного зонами, типа пылесос заходит в зону одного и едет до зоны перекрещивания, а по ней уже как по дорожке едет к базе.

Mamed

Я сейчас провожу с этим эксперименты. Но использую на базе 2 диода, один назовем его - грубого позиционирования. другой - точного. Разница у них в силе свечения и ширине излучения. Бот передает базе по радиоканалу запрос включить грубый светодиод и начинается нацеливание на него. Потом дает команду включить точный - проверяет видит ли он его сигнал. Если нет - то опять по грубому делает движение. Если видит "точный" то значит база близка и уже более точно на базу нацеливается. Когда контактные пантографы базы коснулись зарядных пастин на роботе, там же висит и геркон а на пантографе магнитик. Геркон сработал - значит робот достиг базы.

yak-40

2Mamed:Разумно! Давай доводи до завершения эксперимент, вывешивай результаты. :good:

По поводу геркона, а нужен ли он вообще? Ведь если бот коснулся контактов зарядки, он и так это "почувствует", а так может случится наоборот, геркон сработал, а контакт на долю миллиметра недошел...

Добавлено спустя 4 минуты 4 секунды:

EdGull писал(а):

а зачем транзистор у ИК-светодиода?

Ну так, на всякий пожарный. Меньше вероятности спалить порт, закоротив резистор и/или диод :shock:

Mamed

Беда всего этого, что базу робот может найти только в пределах комнаты. А я ломаю голову, чтобы именно из любой комнаты он мог находить путь домой

Vovan

Цитата:

Бот передает базе по радиоканалу запрос включить грубый светодиод и начинается нацеливание на него. Потом дает команду включить точный - проверяет видит ли он его сигнал.

наверное при включении точного грубый выключается?
Насчёт геркона это вовсе необязательный атрибут, геркон, лично я придумал года 2-3 назад, для простоты, а кроме того геркон ИМХО уместен при верхне-нижнем расположении пантографов, потому что промахнуться мимо широких пластин роботу сложно, а достаточно только остановиться в зоне расположения этих пластин, вот геркон и пригодился... При другом расположении контактов, где требуется точный коннект, естесно геркон это не вариант.
Радио для переключения между точный-грубый ИМХО тоже не лучший вариант (слишком громоздко, что ли), однако его я тоже применил в купе с герконом (для включения Зар.Ст.) и пока замену ему не подобрал...
А вот цифра указанная Yak-40 6-7см - походу важный момент! Потому что я заметил такую вещь: робот-таракан, у которого как раз 7см между "глаз" - гораздо быстрее и точнее заходит на зарядку чем роботы (гусеничный и трёхколёсный) у которых 1-2см между ТСОПами (через перегородку).

Mamed

Цитата:

наверное при включении точного грубый выключается?

Конечно, естественно выключается. Тут даже получается 3 зоны. 1 - работает точный, 2-я работает грубый, 3-я работают оба.

Цитата:

Радио для переключения между точный-грубый ИМХО тоже не лучший вариант (слишком громоздко, что ли

А почему громоздко? Радиомодули очень маленькие, типа как в автосигнализациях стоят.

Кстати еще как вариант думаю попробовать использовать не TSOPы, а ИК фототранзисторы L53P3C так помоему, чтобы еще и измерять насколько далеко от базы.

Кстати этот же метод поиска бызы можно применить и для случая, чтобы робот за человеком бегал. Теже маячки скажем в форме значка какого нибудь цепляются и пусть робот бегает за хозяином.

=DeaD=

Mamed писал(а):

Но использую на базе 2 диода, один назовем его - грубого позиционирования. другой - точного. Разница у них в силе свечения и ширине излучения. Бот передает базе по радиоканалу запрос включить грубый светодиод и начинается нацеливание на него.

Я может чего не понимаю, но на фига вообще это переключение? Пусть всегда работают оба диода, просто по очереди и передают разные сигналы.

Добавлено спустя 9 минут 6 секунд:
Кстати, а ИК поляризуется? Может направление задавать вообще ИК-парой?

будет локальный комнатный "компас"

yak-40

Цитата:

Пусть всегда работают оба диода, просто по очереди и передают разные сигналы.

Тогда надо детектировать эти сигналы, а так просто пачки импульсов, на которые ТСОП-ы реагируют.

=DeaD=

Проблема то по сути - поставить сверху ИК-фонарик через поляризатор, а на роботе приёмник через поляризатор (поляризатор - плёнка от ЖК-экранчика любого калькулятора). И крутить приёмником (или всем роботом на месте вместе с приёмником), пока максимум не поймаем

Добавлено спустя 19 секунд:

yak-40 писал(а):

Тогда надо детектировать эти сигналы, а так просто пачки импульсов, на которые ТСОП-ы реагируют.

Так вроде команды с ИК-пульта уже научились давно ловить?

Vovan

ИМХО два светодиода, поляризация, кодировка и т.п. - излишние навороты, т.к. в пределах одной комнаты бот легко находит станцию с одним ИК СД...
По мне, дак даже ограничение сигнала излишне (ну в разумных пределах конечно), потому что отражённый сигнал как раз наоборот, в некоторых случаях, (из отдалённых мест) помогает выйти боту к станции...

Виктор Казаринов

Mamed писал(а):

Беда всего этого, что базу робот может найти только в пределах комнаты. А я ломаю голову, чтобы именно из любой комнаты он мог находить путь домой

Для этого робот должен ориентироваться в пространстве не только с пом. света различных диапазонов. Даже в пределах одной комнаты может иметься множество предметов на пути ИК излучения. При отсутствии других органов чувств кроме бамперов, TSOP и др. поможет лишь два механизма в роботе: сенсорная память и механизм размышлений. Если осуществлять возврат на базу тупо по показанию сенсоров, то набегающие ошибки могут быстро привести к дезориентации робота. Кроме того, обстановка может меняться, например, человек переставил стул или закрыл какую-то дверь.
Механизм размышлений должен уметь планировать, анализировать текущую обстановку, выдвигать гипотезы на основании текущей обстановки, корректировать планы на основе расхождения планов и реальности. Он дает больше возможностей для выполнения задачи возврата на базу. Возможно, что в простейшем случае для механизма размышлений не требуется существенных вычислительных мощностей и может осуществляться на каком-либо виде МК. Наверное, таких систем разработано достаточно много.

roboforum.ru

Поиск базы на ИК-светодиодах+TSOP (теория и практика)

Кто сейчас на конференции