Sentsoreak - Robotika eta kontrol adimenduna · Robotak: Gorpuzkera sikoa duten eta ingurune erreal...
Transcript of Sentsoreak - Robotika eta kontrol adimenduna · Robotak: Gorpuzkera sikoa duten eta ingurune erreal...
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
SentsoreakRobotika eta kontrol adimenduna
Elena Lazkano
http://www.sc.ehu.es/ccwrobot/members/elena/
Konputazio Zientziak eta Adimen ArtifizialaEuskalerriko Unibertsitatea
2013/14 ikasturtea
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 1 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Edukia
Pertzepzio edo hautematea
Sentsore mota desberdinak
Ikusmena
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 2 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Pertzepzio edo hautematea
• Robotak: Gorpuzkera fisikoa duten eta ingurune errealdinamikoarekin elkarreragiten duten gailu “autonomoak”dira.
• Pertzepzioa ezinbestekoa da robotak nolabaiteko portaeraerakuts dezan.
• Historikoki (AA) pertzepzioa modu isolatuan tratatu da,berreraikuntza prozesua.
• Ez da egokia! osotasunean kontsideratu behar dira robotakbetebeharreko ataza, horretarako sentsore multzo egokia zeinden eta robotaren morfologia.
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 3 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Pertzepzio edo hautematea
Gure 5 zentzumenak:
• Ikusmena
• Entzumena
• Ukimena
• Usaimena
• Dastamena
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 4 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
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
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Sailkapena
• Propietate bera neurtzeko sentsore desberdinak
Propietatea Sentsoreak
talka etengailuakDistantzia ultrasoinuak, infragorriak, laserraArgia fototrantsistore/erresistentziak, kamarakSoinua bozgoragailuakErrotazioa Kodegailuak, potentziometroakUsaina Sentsore kimikoakTenperatura infragorriak, sentsore termikoakInklinazioa inklinometroak, giroskopoak· · · · · ·
• Sentsoreen “fusioa”
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 6 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Talka sentsoreak
• Biologian: biboteak eta antenak
• Oztopoak ekiditeko azkenbaliabidea. Ukipen-eremua ??
• Manipulazioan: limiteakdetektatu, ...
• Merkeak. Konputazio zamatxikia
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 7 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Argi erresistentziak
• Erresistentzia aldakorrak.Argi-intentsitatearen araberakoa.
• Fototaxia, karga-estaziora joan, argidiferentzia neurtu, ...
• Merkeak. Konputazio zama txikia
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 8 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
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
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Infragorriak
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 10 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Kodegailuak (I): magnetikoak eta optikoak
Magnetikoa:
Optikoa:
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 11 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Kodegailuak (II)
fasea A B
1 0 0
2 0 1
3 1 1
4 1 0
fasea A B
1 1 0
2 1 1
3 0 1
4 0 0
Erlojuaren norantzan Kontrako norantzan
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 12 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Kodegailuak (III): mugimenduaren informazioa
Parametroa EsanahiaDn Gurpilen diametro nominalaKm pultsu kopurua eta desplazamendu horizontalaren arteko erlazioaKb birako pultsu kopurua (kodegailuaren bereizmena)b gurpilen arteko distantziaµ engranajeen arteko erlazioa (erredukzio faktorea)Nl,r ezker/eskuin gurpilaren desplazamendu errotazionala (tick-ak)dl,r ezker/eskuin gurpilak ibilitako distantziav robotaren abiadura traslazionalaω robotaren biraketa abiadura
Km = πDnKbµ
dl ,r = Km × Nl ,r
}→ v = dr+dl
2
ω = dr−dlb
θk+1 = θk + ωk 4 txk+1 = xk + vk cos(θk)4 tyk+1 = yk + vk sin(θk)4 t
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 13 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Odometriako errorea
Start
End
Corridor Hall
Corridor
Hall
CorridorCorridor
Hall
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 14 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Hegaldi denboraren menpeko sentsoreak
Vs : seinalearen abiadurad : distantziat: denbora
d =Vs × t
2
Errorea:
4d =1
2(Vs ×4t +4Vs × t)
Normalean, 4t = 0:
4d =1
24 Vs × t
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 15 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Ultrasoinuak (I)
Seinalea: soinu uhina (Vs ≈ 340m/s).
Arazoak:
1 Isla espekulatiboak
2 Sentsoreen arteko interferentziak(crosstalks)
3 Gainazal desberdinek modudesberdinean islatzen dute soinu-uhina
4 Seinalearen hedapen abiaduranematen diren aldaketak (tenperaturaeta hezetasunarengatik, adibidez).
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 16 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Ultrasoinuak (II)
0
500
1000
1500
2000
2500
0 50 100 150 200
sona
r (m
m)
distance (cm)
Bricks. Angle: 30deg.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 50 100 150 200
sona
r (m
m)
distance (cm)
Bricks. Angle: 45deg.
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
0 50 100 150 200
sona
r (m
m)
distance (cm)
Bricks. Angle: 60deg.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 50 100 150 200
sona
r (m
m)
distance (cm)
Pladour. Angle: 30deg.
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
0 50 100 150 200
sona
r (m
m)
distance (cm)
Pladour. Angle: 45deg.
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0 50 100 150 200
sona
r (m
m)
distance (cm)
Pladour. Angle: 60deg.
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 50 100 150 200
sona
r (m
m)
distance (cm)
Wood. Angle: 30deg.
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
0 50 100 150 200
sona
r (m
m)
distance (cm)
Wood. Angle: 45deg.
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 50 100 150 200
sona
r (m
m)
distance (cm)
Wood. Angle: 60deg.
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 17 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Laserra
• Argia, direkzionala
• Zehaztasuna
• Garestia
• Material gardenak optikokiElena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 18 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Iparrorratz elektronikoa
• Ipar magnetikoarekikoorientazioa
• Posizio absolutua
• Errore ez metakorra
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 19 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
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 duenunitatea da, horretarako azelerometro, giroskopo etamagnetometroen konbinazioa erabiliz. GPS+IMU, WIMU, . . .
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 20 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Sentsore termikoak
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 21 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Kamerak: mono, estereo eta omni
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 22 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Ikusmena
• Giza ikusmena 6= 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
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
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
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Argi egituratuzko kamera-sistemak
3D sakonerako irudiak sortu: eszena batean seinale ezagun bat(argi kodetua, patroi-formak, . . . ) proiektatu eta patroiak talkaegitean jasaten duen deformazioa distantzia desberdinetara aztertusakonera kalkulatzeko
Radiohead House of Cards
Kinect: IR proiektorea,kamera, mikroa
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 25 / 26
Pertzepzio edo hautemateaSentsore mota desberdinak
Ikusmena Informatika fakultatea
Amaiera
Elena lazkano 2013 Robotika eta kontrol adimenduna 26 / 26