Verwenden des GPS-Sensors mit VEX V5 – VEX-Bibliothek

Der Game Positioning System™ (GPS)-Sensor ist so konzipiert, dass er mithilfe des Feldcodes am Rand des VEX V5 Robotics Competition (V5RC)-Spielfelds den Standort und die Richtung des Sensors verfolgt und meldet.

In diesem Artikel wird die Funktionsweise des GPS-Sensors und die übermittelten Daten beschrieben. Außerdem erfahren Sie, wie Sie diese Sensordaten auf dem Bildschirm des V5 Brain anzeigen und verstehen, damit Sie diesen Sensor effektiv nutzen können. Sehen Sie sich das Video unten an, um mehr über die in diesem Artikel behandelten Konzepte zu erfahren.

So funktioniert der GPS-Sensor

Ein GPS-Sensor ist an einem Roboter auf einem VEX V5 Wettbewerbsfeld angebracht. Die Wände des Feldes weisen ein schwarz-weißes Muster auf, und ein Pfeil zeigt an, dass der Sensor dieses Muster zur Positionierung nutzt.

Der GPS-Sensor (Game Positioning System) nutzt einen Video-Feed, um das Muster am Rand des Spielfelds zu erkennen. Basierend auf dem erkannten Muster meldet der Sensor Daten über seinen Standort auf dem Feld.

Schräge Ansicht des V5RC-Feldes mit einem darübergelegten Diagramm eines Koordinatengitters. Der Mittelpunkt des Feldes ist mit 0, 0 markiert, und die positiven und negativen Richtungen auf der X- und Y-Achse sind beschriftet.

Die Standorte auf dem VEX V5 Competition (V5RC)-Feld werden durch ein Koordinatensystem bestimmt. Die (0, 0) oder der Ursprung befindet sich in der Mitte des Feldes, wie hier gezeigt.

Draufsicht auf das V5RC-Spielfeld mit einem überlagerten Koordinatengitter. Die Entfernungen sind auf jeder Achse in Metern angegeben, und der Rand des Spielfelds befindet sich auf beiden Achsen bei der positiven bzw. negativen 1,8-Meter-Marke.

Das Feld reicht von ungefähr –1,8 Metern (m) bis 1,8 Metern (m) entlang der X- und Y-Achse. Der GPS-Sensor meldet Daten basierend auf diesem Koordinatensystem.

Ein Ausschnitt des GPS-Feldcodes wird als Beispiel dargestellt; er besteht aus zwei Reihen schwarzer und weißer Rechtecke mit unterschiedlicher Breite.

Auf den Wänden des Feldes ist der GPS-Feldcode direkt aufgedruckt. Das schachbrettartige Muster an jeder Wand wiederholt sich nicht und entspricht einem bestimmten Bereich des Feldes.

Basierend auf dem erkannten Teil des Feldcodes berechnet der GPS-Sensor die Koordinatenposition des Sensors auf dem Feld.

Im Menü des GPS-Sensors wird der Bildschirm „Gehirn“ angezeigt, der die Daten des Sensors auflistet. Das Menü gibt Daten zur X-Position, Y-Position und Richtung in Grad aus. Das Menü enthält außerdem eine Videovorschau des Sensors, und eine Einblendung zeigt an, dass der Sensor den in der Vorschau angezeigten GPS-Feldcode erkennen und identifizieren kann.

Basierend auf der berechneten Position meldet der GPS-Sensor Informationen zum Standort des Sensors:

X-Koordinate des Sensors auf dem Feld
Y-Koordinate des Sensors auf dem Feld
Ausrichtung des Sensors auf dem Feld in Grad
Signalqualität (Vertrauenswürdigkeit der gemeldeten Sensordaten)

Draufsicht auf das V5RC-Spielfeld und den Roboter mit einem über das Spielfeld gelegten Koordinatengitter. Die Einheiten der X-Achse sind beschriftet, und der Roboter wird mit einer X-Koordinate von etwa 1,4 Metern dargestellt.

Die X-Position ist der gemeldete Standort des GPS-Sensors entlang der X-Achse des Feldes.

In diesem Beispiel beträgt die X-Koordinate ungefähr 1,4 m.

Draufsicht auf das V5RC-Spielfeld und den Roboter mit einem über das Spielfeld gelegten Koordinatengitter. Die Einheiten der Y-Achse sind beschriftet, und der Roboter wird mit einer Y-Koordinate von etwa 1,2 Metern dargestellt.

Die Y-Position ist der gemeldete Standort des GPS-Sensors entlang der Y-Achse des Feldes.

In diesem Beispiel beträgt die Y-Koordinate ungefähr 1,2 m.

Draufsicht auf das V5RC-Feld mit einem Kreis und einer Angabe der Rotationsgrade, die auf dem Feld überlagert sind. Die Gradzahl reicht von 0 bis 359,9, wobei die 0-Grad-Markierung in Richtung der 12-Uhr-Position bzw. „nach oben“ in diesem Diagramm zeigt.

Die Überschrift entspricht der Feldüberschrift, die einen Bereich von 0º bis 359,9º im Uhrzeigersinn umfasst. Der 0º liegt in der 12 Uhr Position.

Draufsicht auf das V5RC-Spielfeld und den Roboter mit überlagerten Rotationsgraden auf dem Spielfeld. Es wird eine Linie von der Mitte des Spielfelds zum Roboter dargestellt, und die Linie hat in diesem Beispiel einen Winkel von etwa 40 Grad.

In diesem Beispiel beträgt der Kurs ungefähr 40º.

Erste Schritte mit dem GPS-Sensor

Montage des GPS-Sensors

Die Daten des GPS-Sensors können auf dem V5 Brain angezeigt werden. Um diese Daten anzuzeigen, müssen Sie zuerst den GPS-Sensor an Ihrem Roboter anbringen.

Ein GPS-Sensor ist an der Rückseite eines Roboters auf einem VEX V5 Wettbewerbsfeld angebracht.

Es wird empfohlen, den GPS-Sensor auf der Rückseite des Roboters zu montieren, sodass er nach hinten zeigt. Bei einer Montage auf der Vorderseite könnten die Spielelemente die Sicht des Sensors größtenteils verdecken.

Hinweis: Stellen Sie sicher, dass der GPS-Sensor mit der richtigen Seite nach oben und dem VEX-Logo richtig ausgerichtet montiert ist, andernfalls wird Ihre Position nicht korrekt gemeldet.

Ein GPS-Sensor ist an der Rückseite eines Roboters auf einem VEX V5 Wettbewerbsfeld angebracht. Ein Pfeil zeigt die Höhe des Sensors über dem Boden an; in diesem Beispiel befindet sich der Sensor ungefähr auf der Höhe des GPS-Feldcodes.

Es wird außerdem empfohlen, den GPS-Sensor hoch genug über dem Boden am Roboter zu montieren, um mit dem Feldcode übereinzustimmen. Dadurch wird die Möglichkeit verringert, dass andere Objekte auf dem Feld oder die Robotermechanismen die Fähigkeit des Sensors, den Feldcode zu erkennen, beeinträchtigen.

Draufsicht auf den am Heck eines Roboters auf einem VEX V5 Wettbewerbsfeld angebrachten GPS-Sensor. Ein Pfeil zeigt den Winkel des GPS-Sensors an; in diesem Beispiel verläuft er parallel zur Rückseite des Roboters und zeigt direkt nach hinten.

Ebenso wird empfohlen, den Sensor parallel zur Rückseite des Roboters zu platzieren (nicht schräg). Dies verringert wiederum die Möglichkeit von Störungen und reduziert gleichzeitig die Anzahl der Schritte, die zum Konfigurieren des Sensors in VEXcode erforderlich sind. Weitere Informationen zur Konfiguration des Roboters in VEXcode V5 Sie in diesem Artikel.

Anzeigen von GPS-Sensordaten

Sobald der Sensor am Roboter montiert ist und sich der Roboter auf dem Feld befindet, können Sie beginnen, Daten vom GPS-Sensor auf dem V5 Brain anzuzeigen. Um die Geräteinformationen anzuzeigen, befolgen Sie diese Schritte.

Im Startmenü wird der Bildschirm „Gehirn“ angezeigt, wobei die Option „Geräte“ hervorgehoben ist.

Schalten Sie das V5 Brain ein und wählen Sie das Symbol Geräte.

Der Brain-Bildschirm wird im Menü „Geräteinfo“ angezeigt, das eine Liste aller Smart Ports des Brain und der angeschlossenen Geräte enthält. Das GPS-Sensor-Symbol im Menü „Geräteinfo“ ist hervorgehoben, um anzuzeigen, dass Elemente ausgewählt werden können, um ihre Informationsmenüs zu öffnen.

Wählen Sie das GPS-Sensorsymbol auf dem Bildschirm „Geräteinformationen“.

Im Menü des GPS-Sensors wird der Bildschirm „Gehirn“ angezeigt, der die Daten des Sensors auflistet. Das Menü gibt Daten zur X-Position in Metern, zur Y-Position in Metern und zur Richtung in Grad aus. Das Menü enthält außerdem ein Diagramm, das die Position und Ausrichtung des Sensors auf dem Spielfeld zeigt.

Jetzt können Sie den Roboter über das Feld bewegen, um die aktuelle Position und Richtung des Sensors zu beobachten, die auf dem Bildschirm des V5 Brain angezeigt werden.

Schräge Ansicht des Roboters auf dem V5RC-Spielfeld. Der Roboter wird in der gleichen Position und Ausrichtung dargestellt, wie sie im Diagramm des Sensors angegeben ist.

Lassen Sie uns aufschlüsseln, wie der Standort des GPS-Sensors auf dem Gerätebildschirm des V5 Brain dargestellt wird. Als Referenz: Dies ist die Position des Roboters auf dem Feld.

Im Menü des GPS-Sensors wird der Bildschirm „Gehirn“ angezeigt, der die Daten des Sensors auflistet. Das Positionsdiagramm ist hervorgehoben; dieses Diagramm hilft, den Standort und die Ausrichtung des Sensors zu visualisieren.

In der Standortansicht ist auf der rechten Seite eine grafische Darstellung des Felds und seines Koordinatenrasters zu sehen.

Der rote Pfeil stellt die aktuelle Richtung des GPS-Sensors dar. Der weiße Kegel, der vom Pfeil ausgeht, zeigt das aktuelle Sichtfeld des Sensors an.

Im Menü des GPS-Sensors wird der Bildschirm „Gehirn“ angezeigt, der die Daten des Sensors auflistet. Die X- und Y-Positionswerte sind hervorgehoben. In diesem Beispiel beträgt der Wert an der X-Position 0,21 Meter und an der Y-Position -0,38 Meter.

Die X- und Y-Position des GPS-Sensors wird oben links auf dem Brain-Bildschirm angezeigt.

Hinweis: Sie können die angezeigten Einheiten von Metern (m) in Zoll (in) ändern, indem Sie die Felder mit der X- und Y-Position auf dem Bildschirm des Brains auswählen.

Im Menü des GPS-Sensors wird der Bildschirm „Gehirn“ angezeigt, der die Daten des Sensors auflistet. Der Wert für die Richtung ist hervorgehoben und lautet in diesem Beispiel minus 67,64 Grad. Diese Überschrift zeigt annähernd nach links, also in Richtung der negativen X-Achse.

Die aktuelle Ausrichtung des GPS-Sensors wird ebenfalls in Grad angezeigt.

Draufsicht auf das V5RC-Feld mit einem Kreis und einer Angabe der Rotationsgrade, die auf dem Feld überlagert sind. Die Gradzahl reicht von -180 bis 180, wobei die 0-Grad-Markierung in Richtung der 12-Uhr-Position bzw. in diesem Diagramm nach oben zeigt. Die Positionen -180 und +180 Grad treffen sich in der 6-Uhr-Position, oder „unten“ in diesem Diagramm.

Hinweis:Der V5 Brain Screen zeigt die GPS-Sensorrichtungen von –180 bis 180 Grad an.

Ausgehend von der Position 0º:

Kurse im Uhrzeigersinn von 0º bis 180º sind positiv
Kurse gegen den Uhrzeigersinn von 0º bis –180º sind negativ

Im Menü des GPS-Sensors wird der Bildschirm „Gehirn“ angezeigt, der die Daten des Sensors auflistet. Die Schaltfläche „Bild“ unten links auf dem Bildschirm ist hervorgehoben. Diese Option ermöglicht den Wechsel zwischen Standortansicht und Videovorschau.

Sie können zwischen der Standortrasteransicht und der tatsächlichen Kameraansicht des GPS-Sensors wechseln, indem Sie das Feld unten links auf dem Bildschirm des Brains auswählen, wie im Bild hier angezeigt.

Im Menü des GPS-Sensors wird der Bildschirm „Gehirn“ angezeigt, der die Daten des Sensors auflistet. Die Schaltfläche „Bild“ wurde ausgewählt, und nun wird anstelle des Standortrasters eine Live-Videovorschau angezeigt. Eine Einblendung zeigt an, dass der Sensor den GPS-Feldcode erfassen und verfolgen kann. Die Schaltfläche „Bild“ trägt nun die Bezeichnung „Standort“.

Wenn die Bildoption angezeigt wird, können Sie die vom Sensor erkannten Elemente sehen:

das Muster aus schwarzen und weißen Kästchen auf den Feldstreifen
der Standort-GPS-Feldcode (angezeigt durch die grünen Begrenzungslinien)
der Abstand zwischen den erkannten Mustern (angezeigt durch die roten Punkte an den Schnittpunkten der Musterelemente)

Die Daten des GPS-Sensors verstehen

Nachdem Sie nun wissen, wie Sie GPS-Sensordaten auf dem Brain-Bildschirm anzeigen, können Sie damit beginnen, den GPS-Sensor selbst zu testen. Nachfolgend finden Sie einige Beispiele, die veranschaulichen, wie die Position des Roboters und des GPS-Sensors mit den auf dem Brain-Bildschirm angezeigten Daten verknüpft sind, um Ihnen den Einstieg zu erleichtern.

Wählen Sie unten ein beliebiges Bild aus, um es zu vergrößern.

Beispiel 1

Schräge Ansicht des Roboters auf dem V5RC-Spielfeld. Der Roboter wird beispielhaft in einer neuen Position gezeigt.

In diesem Beispiel können Sie sehen, dass sich der Roboter in der oberen rechten Ecke des Feldes befindet und der GPS-Sensor zur rechten Wand zeigt.

Von dieser Position aus können wir Folgendes erwarten:

eine positive x-Koordinate
eine positive y-Koordinate
ein Kurs von ungefähr 90º

Im Menü des GPS-Sensors wird der Bildschirm „Gehirn“ angezeigt, der die Daten des Sensors auflistet. In diesem Beispiel beträgt die X-Position 0,74 Meter, die Y-Position 1,08 Meter und der Kurs 88,68 Grad. Das Menü enthält außerdem ein Diagramm, das die Position und Ausrichtung des Sensors auf dem Spielfeld zeigt, welche mit der neuen Position des Roboters übereinstimmt.

Im Menü des GPS-Sensors wird der Bildschirm „Gehirn“ angezeigt, der die Daten des Sensors auflistet. Die Werte sind gleich, aber jetzt wird die Videovorschau vom Sensor anstelle der Standortansicht angezeigt.

Beispiel 2

Schräge Ansicht des Roboters auf dem V5RC-Spielfeld. Der Roboter wird beispielhaft in einer neuen Position gezeigt.

In diesem Beispiel befindet sich der Roboter in etwa an der gleichen Position auf dem Feld, wurde jedoch um 180º gedreht, sodass der GPS-Sensor zur linken Seitenwand zeigt.

Von dieser Position aus können wir Folgendes erwarten:

eine positive x-Koordinate
eine positive y-Koordinate
ein Kurs von ungefähr -90º

Im Menü des GPS-Sensors wird der Bildschirm „Gehirn“ angezeigt, der die Daten des Sensors auflistet. In diesem Beispiel beträgt die X-Position 0,58 Meter, die Y-Position 0,91 Meter und der Kurs -85,65 Grad. Das Menü enthält außerdem ein Diagramm, das die Position und Ausrichtung des Sensors auf dem Spielfeld zeigt, welche mit der neuen Position des Roboters übereinstimmt.

Nächste Schritte

Sehen Sie sich die GPS-Sensordaten selbst an! Montieren Sie Ihren GPS-Sensor an Ihrem Roboter, platzieren Sie ihn auf dem Feld und verwenden Sie den Gerätebildschirm, um Sensordaten an verschiedenen Standorten anzuzeigen.
Bereit, mit dem Programmieren zu beginnen? Beginnen Sie mit der Konfiguration des GPS-Sensors in VEXcode V5. Lesen Sie diesen Artikel, um mehr über die Konfiguration des GPS-Sensors zu erfahren.