Anfängliches Konzept als PDF: sensorturm.pdf

aktuelles Konzept:

Die gesamte Infrarotmesstechnik ist über einem Prisma angeordnet, das den Strahlengang des Lichts umlenkt. Dadurch ist eine hohe Abtastrate der Umgebung gewährleistet, da durch den verwendeten Schrittmotor (1,8° im 1/4 Schrittbetrieb = 800 Steps/Revolution) am Prisma kein „Zurückdrehen“ durch Kabel oder Ähnliches notwendig ist. Die Rotationsgeschwindigkeit hängt nur vom langsamsten Infrarot-Messprozess ab.

Zu beachten ist der „blinde Bereich“, der durch die quadratische Metallstange entsteht !
Der gesamte Aufbau ist vorerst auf einem Breadboard verkabelt.

Der Roboter soll die Fähigkeit besitzen sich in einem Areal anhand von 3 bekannten Punkten zu orientieren. Dies wird mit der Erfassung von Lichtquellen (Peilsender) durch einen IR-Sensor TSOP 31240 @ 40kHz bewerkstelligt. Mathematische Basis ist ein kartesisches Koordinatensystem, der Roboter bestimmt seine Position darin per Triangulation mit Wahrscheinlichkeitsmodell.

Achtung: Das verwendete Prisma bietet den Vorteil von oberhalb seiner horizontalen Ebene einfallendes Licht (z.B. Sonnenlicht) nicht in die Sensoren umzulenken. → Zugleich hat es damit den Nachteil nur Peilsender erkennen zu können, die sich unterhalb eben dieser horizontalen Ebene befinden !

Als Messsystem zur Umgebungswahrnehmung dient ein optischer Distanzsensor Sharp GP2Y0A02 dessen Winkelstellung bekannt ist. So können gemessene Punkte polar im Koordinatensystem angefügt werden. Der Sensor arbeitet über das Parallaxe-Verfahren und hat eine Reichweite von 20cm - 150cm. Ist ein Objekt näher als 20cm, so liefert der Sensor größere (falsche) Werte zurück ! → Dies sollte durch die Licht-Umlenkung und den Plattformdurchmesser nicht möglich sein.
Potentiell können Störungen bei der Messung auftreten: Durch das rotierende Prisma arbeitet der Sensor quasi zwischen vertikaler und horizontaler Ausrichtung !

Der kommentierte Code liegt hier zum Download vor:

• Datenblatt TSOP 31240: ir-empfaenger-modul_tsop_31240_40khz.pdf
• Datenblatt Sharp GP2Y0A02: entfernungssensor_sharp_gp2y0a02.pdf
• Für beide Sensoren gilt eine Winkelstellung, die durch die Anzahl der Schritte bekannt ist. Da der Schrittmotor kein Absolutsystem zur Winkelstellung besitzt muss nach jeder Stromunterbrechung eine Nulllage festgelegt werden !
• Eine Abschattung bis zum Prisma und sichere Anbringung der Sensoren wird empfohlen.