PATRONI ROBOTYKI:
 

TEORIA ROBOTYKI

2.3.3.5 Pomiar odległości

Czujnik odległości IR - prosta zasada działania - nadajnik IR + soczewka + detektor pozycji padającego światła = triangulacja 1D.

 

Rysunek 2.29 Zasada działania czujników odległości IR

Rysunek 2.30 Mindsensors NXTSumoEyes-v2 - pomiar w dwóch odległościach (do 15 i do 30 cm), możliwość wykrywania przeszkód na wprost oraz po lewej i po prawej

 

Dalmierz

  • pomiar czasu przelotu,
  • mierzone impulsy generowane są zwykle przez źródło ultradźwięków (sonar) lub fali elektromagnetycznej (mikrofale, laser) : D = V*t/2, V- prędkość rozchodzenia się fali,
  • dla dźwięku = 0.3 m/ms,
  • światło 0.3 m/ns.’

Czujniki ultradźwiękowe - prosta zasada działania:

  1. Emitujemy impuls ultradźwiękowy (50kHz),
  2. Mierzymy upływ czasu do momentu wykrycia echa,
  3. Obliczamy odległość do najbliższego obiektu.

Pomiar może być dokładny ale występuje niepewność pozycji przeszkody. Obiekt może być gdziekolwiek wewnątrz stożka pomiarowego. Typowe zakresy pomiarowe od kilku centymetrów do kilku metrów. Istotnym problemem jest czas pomiaru związany z szybkością propagacji dźwięku.

Rysunek 2.31 Zasada działania czujników ultradźwiękowych

Aplikacje:

  • pomiar odległości,
  • tworzenie mapy: skanowanie otoczenia robota poprzez obrót czujnika lub umieszczenie wielu czujników na obwodzie robota.

Problemy:

  • miękkie powierzchnie absorbują większość energii,
  • powierzchnie będące pod kątem dalekim od prostopadłościanu powodują kierunkowe odbicia sygnału,
  • w zamkniętych pomieszczeniach mogą wystąpić wielokrotne odbicia.

 

Rysunek 2.32 Devantech SRF08 - zakres od 3 cm do 6 m, rozdzielczość 3-4 cm

 

Wykorzystanie dźwięku

  • SONAR: Sound Navigation and Ranging,
  • odbicie dźwięku od obiektu,
  • pomiar czasu do usłyszenie echa pozwala na określenie odległości,
  • pomiar zmiany częstotliwości pozwala określić wzajemną prędkość (efekt Dopplera).

 

Systemy wizyjne

  • najbardziej bogaty pod względem informacji ale i najbardziej skomplikowany system,
  • pomiar odległości:
    • głębia z ostrości,
    • stereowizja,
  • wykrywanie krawędzi i przedmiotów,
  • wykrywanie i określanie ruchu,
  • śledzenie przedmiotów,
  • rekonstrukcja sceny i interpretacja.