Sentsoreak. Robotika eta kontrol adimenduna. Elena Lazkano.

Transcript

1 Sentsoreak Robotika eta kontrol adimenduna Elena Lazkano Konputazio Zientziak eta Adimen Artifiziala Euskalerriko Unibertsitatea 2013/14 ikasturtea Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 1 / 26

2 Edukia Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 2 / 26

3 Robotak: Gorpuzkera fisikoa duten eta ingurune erreal dinamikoarekin elkarreragiten duten gailu autonomoak dira. Pertzepzioa ezinbestekoa da robotak nolabaiteko portaera erakuts dezan. Historikoki (AA) pertzepzioa modu isolatuan tratatu da, berreraikuntza prozesua. Ez da egokia! osotasunean kontsideratu behar dira robotak betebeharreko ataza, horretarako sentsore multzo egokia zein den eta robotaren morfologia. Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 3 / 26

4 Gure 5 zentzumenak: Entzumena Ukimena Usaimena Dastamena Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 4 / 26

5 Sailkapena Kanpo ingurunearen eta robotaren informazioa jaso Sailkapena: Nolako seinalea ematen dute? digitala, analogikoa, denboraren menpeko pultsu segida,... Izaeraz, pasiboak edo aktiboak? Barne/kanpo egoerari buruzko informazioa? Ezaugarriak: eragiketa-abiadura, erroreen maiztasuna, tolerantzia, kostua, energia beharrak, pisua eta tamaina, konputazio zama. Informazio gordina ematen dute. Seinalea prozesatu behar da. Ziurgabetasuna! Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 5 / 26

6 Sailkapena Propietate bera neurtzeko sentsore desberdinak Propietatea Sentsoreak talka etengailuak Distantzia ultrasoinuak, infragorriak, laserra Argia fototrantsistore/erresistentziak, kamarak Soinua bozgoragailuak Errotazioa Kodegailuak, potentziometroak Usaina Sentsore kimikoak Tenperatura infragorriak, sentsore termikoak Inklinazioa inklinometroak, giroskopoak Sentsoreen fusioa Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 6 / 26

7 Talka sentsoreak Biologian: biboteak eta antenak Oztopoak ekiditeko azken baliabidea. Ukipen-eremua?? Manipulazioan: limiteak detektatu,... Merkeak. Konputazio zama txikia Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 7 / 26

8 Argi erresistentziak Erresistentzia aldakorrak. Argi-intentsitatearen araberakoa. Fototaxia, karga-estaziora joan, argi diferentzia neurtu,... Merkeak. Konputazio zama txikia Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 8 / 26

9 Infragorriak Modulazio erraza Atzipen murritza ( 1m) Kolorearekiko sentikorrak Intentsitatea: f(distantzia, gainazalaren islatze prop.) Ez dira egokiak distantziak neurtzeko Merkeak. Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 9 / 26

10 Infragorriak Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 10 / 26

11 Kodegailuak (I): magnetikoak eta optikoak Optikoa: Magnetikoa: Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 11 / 26

12 Kodegailuak (II) fasea A B Erlojuaren norantzan fasea A B Kontrako norantzan Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 12 / 26

13 Kodegailuak (III): mugimenduaren informazioa Parametroa Esanahia D n Gurpilen diametro nominala K m pultsu kopurua eta desplazamendu horizontalaren arteko erlazioa K b birako pultsu kopurua (kodegailuaren bereizmena) b gurpilen arteko distantzia µ engranajeen arteko erlazioa (erredukzio faktorea) N l,r ezker/eskuin gurpilaren desplazamendu errotazionala (tick-ak) d l,r ezker/eskuin gurpilak ibilitako distantzia v robotaren abiadura traslazionala ω robotaren biraketa abiadura K m = πd n K b µ d l,r = K m N l,r } v = dr +d l 2 ω = dr d l b θ k+1 = θ k + ω k t x k+1 = x k + v k cos(θ k ) t y k+1 = y k + v k sin(θ k ) t Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 13 / 26

14 Odometriako errorea Start Corridor Hall Corridor Hall Hall Corridor Corridor End Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 14 / 26

15 Hegaldi denboraren menpeko sentsoreak V s : seinalearen abiadura d: distantzia t: denbora Errorea: d = V s t 2 d = 1 2 (V s t + V s t) Normalean, t = 0: d = 1 2 V s t Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 15 / 26

16 Ultrasoinuak (I) Seinalea: soinu uhina (V s 340m/s). Arazoak: 1 Isla espekulatiboak 2 Sentsoreen arteko interferentziak (crosstalks) 3 Gainazal desberdinek modu desberdinean islatzen dute soinu-uhina 4 Seinalearen hedapen abiaduran ematen diren aldaketak (tenperatura eta hezetasunarengatik, adibidez). Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 16 / 26

17 Ultrasoinuak (II) 2500 Bricks. Angle: 30deg Bricks. Angle: 45deg Bricks. Angle: 60deg. sonar (mm) distance (cm) Pladour. Angle: 30deg sonar (mm) distance (cm) Pladour. Angle: 45deg sonar (mm) distance (cm) Pladour. Angle: 60deg sonar (mm) sonar (mm) sonar (mm) distance (cm) Wood. Angle: 30deg distance (cm) Wood. Angle: 45deg distance (cm) Wood. Angle: 60deg sonar (mm) sonar (mm) sonar (mm) Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 17 /

18 Laserra Argia, direkzionala Zehaztasuna Garestia Material gardenak optikoki Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 18 / 26

19 Iparrorratz elektronikoa Ipar magnetikoarekiko orientazioa Posizio absolutua Errore ez metakorra Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 19 / 26

20 Giroskopioak, azelerometroak, inklinometroak Giroskopioak: ardatz batekiko errotazio-aldaketa Azelerometroak: ardatz batekiko gertatzen den azelerazioa Inklinometroak: ardatz batekiko orientazio absolutua IMU (Inertial Measurement Unit): gailu baten abiadura, orientazioa eta indar grabitazionalen informazioa ematen duen unitatea da, horretarako azelerometro, giroskopo eta magnetometroen konbinazioa erabiliz. GPS+IMU, WIMU,... Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 20 / 26

21 Sentsore termikoak Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 21 / 26

22 Kamerak: mono, estereo eta omni Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 22 / 26

23 Giza ikusmena ikusmen artifiziala Irudiak: akromatikoak/kromatikoak Kolorea sentsazio bat da Oinarrizko koloreak: Gorria, Berdea, Urdina (R,G,B) Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 23 / 26

24 Irudien prozesamendua Ertzen informazioa Kolorearen informazioa Mugimenduaren informazioa (fluxu optikoa) Formen erazagupena (zirkuluak, blob-ak,...) Objektuen identifikazio eta lokalizazioa... Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 24 / 26

25 Argi egituratuzko kamera-sistemak 3D sakonerako irudiak sortu: eszena batean seinale ezagun bat (argi kodetua, patroi-formak,... ) proiektatu eta patroiak talka egitean jasaten duen deformazioa distantzia desberdinetara aztertu sakonera kalkulatzeko Radiohead House of Cards Kinect: IR proiektorea, kamera, mikroa Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 25 / 26

26 Amaiera Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 26 / 26