該項目旨在讓機器人在預先定義的路徑上精確移動，無需使用GPS或WiFi或藍牙進行定位，甚至無需地圖或建筑布局規(guī)劃。并實時繪制其實際路徑（按比例）。藍牙可以代替有線，用于傳輸實時位置信息。

背景

我們一直在為基于Arduino的機器人的室內(nèi)導航尋找強大的解決方案。在為此應(yīng)用選擇正確的運動傳感解決方案時，我們考慮了Oblu（一種開源IMU）。它的低成本和開源性質(zhì)使其成為可能的候選者。這里棘手的部分是oblu的開源程序適用于腳踏式室內(nèi)行人航位推算（PDR）或行人導航，簡而言之。Oblu作為一款腳裝式IMU在室內(nèi)的PDR性能令人印象深刻。一個很大的優(yōu)點是免費的Android應(yīng)用程序（Xblu）的實時位置跟蹤。但是，我們不確定如何利用其現(xiàn)有的基于人類步行模型的行人導航算法。

Oblu的內(nèi)部計算基于人類行走。Oblu給出兩個連續(xù)步驟之間的位移和航向變化。當腳與地面接觸時，鞋底的速度為零，即鞋底處于靜止狀態(tài)。這樣，Oblu可以檢測“步驟”并糾正一些內(nèi)部錯誤。這種頻繁的錯誤糾正會帶來出色的跟蹤性能。所以我們的機器人也以同樣的方式行走——移動、停止、移動、停止。

我們選擇了Oblu，很快我們就可以組裝我們的機器人和跟蹤系統(tǒng)。

它是如何工作的：

機器人以預先編程的路徑移動，并將其實際移動信息（通過藍牙）傳輸?shù)?a target="_blank">手機以進行實時跟蹤。

Arduino預編程了路徑，oblu用于感知機器人的運動。oblu定期向Arduino傳輸運動信息。在此基礎(chǔ)上，Arduino控制輪子的運動，讓機器人遵循預定義的路徑。

機器人的路徑被編程為一組直線段。每個線段由其長度和相對于前一個線段的方向定義。機器人的運動保持謹慎，即它以直線運動，但在較小的部分（為簡單起見，我們稱之為“步幅”）。在每一步結(jié)束時，oblu將步長和偏離程度（方向變化）從直線傳輸?shù)紸rduino。如果Arduino發(fā)現(xiàn)與預定義的直線有偏差，則Arduino在收到此類信息的每一步都會糾正機器人的對齊方式。

根據(jù)程序，機器人總是應(yīng)該直線移動。但是，由于表面不平整、機器人裝配質(zhì)量不平衡、直流電機的結(jié)構(gòu)或電氣不平衡或前自由運轉(zhuǎn)輪的隨機方向等非理想情況，它可能會偏離直線，并可能以一定的角度或傾斜的路徑行走。

邁出一步→糾正你的前進方向→前進

如果機器人的行程超過該特定線段的編程長度，它也會向后移動。

下一個步長取決于該特定直線段要覆蓋的剩余距離。當要行進的距離較大時，機器人會大步走，而在接近目的地（即每個直線段的末端）時，機器人會小步走。

IMUOblu同時將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸rduino和手機（通過藍牙）。Xblu（Android應(yīng)用程序）根據(jù)從機器人接收到的運動信息執(zhí)行一些簡單的計算來構(gòu)建路徑，用于在手機上進行實時跟蹤。使用Xblu構(gòu)建路徑如下所示：

總而言之，Obl可以感知運動并定期將運動信息傳達給Arduino和手機。根據(jù)編程路徑和運動信息（由oblu發(fā)送），Arduino控制車輪的運動。除啟動/停止命令外，機器人的運動不受遠程控制。

路徑建模：

如果機器人只在直線段上行走，它可能會最容易控制。因此，必須首先將路徑建模為一組直線段。下面的圖片包含幾個示例路徑及其在位移和方向方面的表示。這就是在Arduino中對路徑進行編程的方式。

同樣，任何作為一組直線段的路徑都可以在Arduino中定義和編程。

通訊協(xié)議：

第1步：Xoblu向oblu發(fā)送START命令

第2步：oblu通過向Xblu發(fā)送適當?shù)?a target="_blank">ACK來確認接收命令

第3步：oblu在每一步向Xoblu發(fā)送包含每個步幅的位移和方向信息的DATA包。（步驟=每當檢測到零運動或檢測到靜止時）。

第4步：Xblu通過向oblu發(fā)送適當?shù)腁CK來確認接收到最后一個DATA數(shù)據(jù)包。（重復第3步和第4步的循環(huán)，直到Xblu發(fā)送STOP。收到STOP命令后，oblu執(zhí)行第5步）

第5步：停止-（i）在oblu中停止處理（ii）在oblu中停止所有輸出

連接示意圖：