5种便宜的室内机器人本地化方法:BLE信标,AprilTags,WiFi 子位置 ,NFC和RFID

寻找一种便宜的方法来精确地将移动机器人准确地放置在房间中是当前的巨大挑战。我们都知道,用于导航和定位的最便宜,最简单和最有用的解决方案是GPS系统。但是,当您在房屋或建筑物内使用GPS传感器时,各种各样的障碍和干扰使GPS设备很难在室内正常工作。鉴于此,我们必须忘记供室内使用的GPS导航系统,并尝试其他方法。

电机编码器或步进电机不在本主题之内。它没有’对我而言,这是我的工作,因为我的机器人车轮可以高速滑动,而对于步进电机,我需要知道开始位置。一种 激光雷达 或一个 Hagisonic StarGazer机器人定位系统 由于价格高昂,这个话题也被排除在外。这些类型的传感器可提高测量精度,但成本较高。因此,我必须找到一种便宜,高效且准确的方法来将机器人精确定位在一个区域内。

出于好奇,我做了一些研究,发现了五种在房间和大型室内空间工作的方法。本文探讨的所有方法都可以定位从随机点开始向目标移动的机器人。

这些是方法:

  1. BLE信标
  2. 四月标签
  3. WiFi 子位置
  4. NFC(近场通信)
  5. RFID(射频识别)

1. BLE信标

XY Find XY2第二代蓝牙项目查找器,适用于iOS和Android

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BLE信标是一种小型设备,具有各种形状,可以安装在墙壁,桌子等上。这些设备是专门为室内场所设计的。机器人可以检测到BLE信标信号,并在两个以上的信标范围内计算其位置并估算位置。信标可以一次充电就可以运行多年,这是其在其他本地化系统面前的优势之一。

至少从理论上讲,使用BLE信标计算室内位置应该更加容易。机器人会在短距离内接收微小的静态数据。首先,蓝牙接收器必须识别信标。标识由一个长且唯一的字符串(称为UUID)以及两个0至99999的数字值组成,用于信标的主要和次要数字组合。然后是用于计算位置的数据。

数据包以n毫秒的间隔发送。例如,间隔值可以是350ms。幸运的是,可以为所有信标调整此间隔。如果您选择的间隔比默认间隔短,则可以更快地找到信标,但是电池寿命会缩短。

这里 BLE信标的一些示例:

  • XY查找XY2–在亚马逊上可用,已定价 $35.99
  • iBeacon i4蓝牙LE 4.0可编程信标–在亚马逊上可用,已定价 $17.99

2. 四月标签

不同标签系列的示例

不同标签系列的示例

这可能是在房间中定位机器人的最便宜的方法。您需要一个网络摄像头,一个能够运行OS(最好是Linux)的开发板和一台普通打印机来打印制造商。系统将读取唯一的制造商,并计算报告给机器人上安装的摄像机的位置和方向。

四月标签 库 使事情变得容易。 C ++库可以检测任何AprilTags,并为标签及其在图像中的位置提供唯一的ID。

3. WiFi 子位置

 子位置

子位置

可以以类似于BLE信标的方式使用WiFi本地化系统。该系统的最大缺点是外部电源,附加设备和更多的安装成本。

由于信号比蓝牙等其他技术强,因此该系统比BLE信标覆盖的区域更大。这是该系统的最大优势。

子位置 是一个定位系统,设计用于GPS系统不’工作。此外,定位方法的工作原理与GPS卫星类似,而不是基于信号强度的WiFi定位技术。

当然,您需要启用WiFi的设备才能确定机器人在地下或室内的位置。 子位置 系统与客户端并行使用编码的发送器信息’接收信号强度,以确定距该已知点的距离。

这是SubPos系统工作方式的一个示例:

4. NFC(近场通信)

GoToTags NFC贴纸

GoToTags NFC贴纸

NFC是RFID技术的专门子集,该技术使用无线电波识别物品。 NFC系统以13.56 MHz的频率运行,该技术能够使用与NFC读取器和NFC标签相同的NFC设备。 NFC技术的这一独特功能使NFC设备可以进行对等通信。

要在房间中定位机器人,您必须粘贴NFC标签,当机器人看到NFC标签时,它将对其进行扫描并确切知道其在家庭中的位置。

这些NFC标签没有’像其他方法一样需要电源。缺点是检测到设备时距离很短。您的机器人应该离芯片约30厘米远,以读取其序列号。

这里 一些NFC标签:

  • SMARTRAC 3002530透明湿NFC–在亚马逊上可用,已定价 $13.25
  • YARONG-50个MIFAREClassic®1K芯片13.56MHZ标签贴纸–在亚马逊上可用,已定价 $17.12
  • 空白白色金属NFC贴纸– NTAG213 –在亚马逊上可用,已定价 $11.99
  • GoToTags NFC贴纸– NXP NTAG213 –在亚马逊上可用,已定价 $11.99

5. RFID(射频识别)

RFID标签样本包

RFID标签样本包

RFID标签有两种类型。主动和被动。有源RFID标签包括其自身的电源,可提供高达100米的信号范围。

无源RFID标签没有’包含自己的电源。标签由从RFID阅读器传输的电磁能激活。无源RFID标签的缺点是信号的最低范围约为25米。与有源RFID标签相比,范围要小得多。

一个能够在房间内定位机器人的完整系统需要诸如RFID标签,读取器,读取器控制和应用软件之类的硬件。

RFID本地化示例:

这是一个RFID标签示例:

您使用这些方法中的任何一种吗?您是否使用其他精确方法进行室内定位?请在下面的评论部分中留下评论。

资源:
四月标签
RFID与NFC:有什么区别?
RFID与iBeacon(BLE)技术

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