로봇 떼 지역화

나는 25cm 높이의 천장이있는 300cm x 300cm 방을 가지고 있습니다 (예 25 센티미터). 작은 바퀴 달린 로봇 50 개 (약 20cm x 20cm)가 들어 있습니다. 중앙 컴퓨터는 무선 네트워크를 사용하여 로봇의 위치를 ​​조정하여 로봇의 움직임을 조정합니다. 로봇은 자체 폐쇄 루프 위치 제어를 수행하여 무선 대역폭을 절약합니다. 로봇에는 32 비트 ARM 마이크로 컨트롤러가 있습니다. 휠 위치 센서와 정확한 휠 제어 기능이 있습니다.

문제 : 로봇은 실제로 방에서 자신의 위치를 ​​측정 할 방법이 없기 때문에 아직이 작업을 수행 할 수 없습니다.

질문 : 로봇에게 ± 5mm 이상의 정확도로 위치와 방향을 측정하는 능력을 어떻게 부여 할 수 있습니까? 정확하고 강력한 솔루션을 찾고 있는데, 이는 폐색의 영향을받지 않으며 각 로봇에 고성능 PC가 필요하지 않습니다. 현지화에 필요한 센서를 로봇에 쉽게 추가 할 수 있습니다. 현지화 솔루션에서 요구하는 경우 더 강력한 컨트롤러를 위해 마이크로 컨트롤러를 쉽게 변경할 수 있습니다.

내 머리 위로 떠오르는 아이디어 ... 일반적으로 각 로봇이 자신의 위치를 ​​감지하거나 어떤 종류의 시스템이 로봇을 찾아 해당 위치 (또는 조합)에 대한 정보를 보내도록 할 수 있습니다. 의사 소통이 가능하다면 다른 로봇 위치를 사용하여 자신을 찾을 수도 있습니다. 로봇 및 기타 소스의 센서 정보를 결합 할 수도 있습니다.

광학

바닥 또는 천장의 절대 위치 또는 상대 위치를 인코딩 할 수 있습니다. 로봇의 센서가이를 확인할 수 있습니다. 광학 마우스에있는 것과 같은 센서는 패턴이 없어도 대부분의 표면에서 상대적인 움직임을 얻을 수 있습니다. 패턴 그리드를 사용하는 구식 마우스가있었습니다.

방의 벽에 올바른 패턴이있는 경우 이미지를 기반으로 위치를 결정할 수있는 경우 각 로봇에 서로 다른 방향을보고있는 두 대 이상의 카메라가있을 수 있습니다. 회전하는 카메라가 또 다른 옵션입니다. 다른 로봇이 카메라를 막는 것이 문제가 될 수 있습니다.

바닥 또는 천장의 센서 배열 또는 카메라가 로봇을 찾은 다음 로봇을 해당 위치로 보낼 수 있습니다.

광학 비콘 (예 : LED)의 방향을 찾을 수있는 일종의 방사 광학 센서.

소리

초음파 처프를 방출하는 데 몇 가지 비콘이있을 수 있습니다. 이들이 모두 동기화 된 경우 (예 : 고정 된 지연) 위치를 지정하면 비행 시간 계산을 사용하여 로봇의 위치를 ​​결정할 수 있습니다. 몇 년 전에 저는 약 1 미터 거리에서 약 1mm 정도 정확한 초음파 디지타이저로 작업했습니다. 로봇의 모양과 떼 반사와 장애물의 구성에 따라 문제가 될 수도 있고 아닐 수도 있습니다. 실험해야하지만 내 직감은 충분한 비콘을 사용하면 좋은 성능을 얻을 수 있다는 것입니다.

모든 로봇의 초음파 거리 측정기. (회전?) 거리를 다른 로봇이나 벽에 매핑 할 수 있습니다.

이 중 흥미로운 것이 있다면 그 아이디어를 조금 더 개발해 볼 수 있습니다.

천장이 로봇의 상단에서 보이는 평평한 표면 인 경우 정기적으로 천장에 마커 줄무늬 (또는 다른 알려진 기준 패턴)를 천장에 놓을 수 있습니다. 줄무늬는 흰색 또는 검은 색 선 또는 좁은 반사 테이프 일 수 있으며 로봇 상단의 광 센서를 사용하여 감지됩니다.

로봇이 정확하게 알려진 위치로부터 거리 d 이상을 이동할 때 바퀴 위치 센서와 정확한 바퀴 제어가 원하는 위치 데이터 정확도를 유지하기에 충분할 경우 , 줄무늬 (흰색 줄무늬, 검은 색 줄무늬 또는 좁은 반사 테이프 일 수 있음) 약 d / √2 이상 떨어져 있어야합니다 .

모션 플래닝 소프트웨어는 아마도 적응해야 할 것입니다. 로봇이 스트라이프를 통과 할 때 로봇의 위치가 일관되게 잘못된 경우, 이동 거리에 대한 휠 엔코더 수의 비율을 조정하십시오. 또는 주행 레그가 약간 더 길면 스트라이프가 보일 경우, 레그를 확장하여 스트라이프를 가로지 릅니다. 또는 위치 감지 작업 직전에 여러 줄무늬에 대해 보정하도록 이동하십시오. 또는 스트라이프 교차점에서 위치 감지 작업을 수행합니다.

가능한 다양한 기준 패턴이 있습니다. x 및 y 축과 평행하게 배치 된 직교 줄무늬가 작성 및 작업하기가 가장 간단합니다. 그러나 과녁, 십자선, 쐐기, 바코드 및 기타 패턴도 고려해야합니다.

로봇 상단과 천장 사이의 거리가 멀어지면 옵션이 제한됩니다. 전체 방에 대한 중앙 집중식 개요를 얻고 거기에서 작업하는 것은 거의 불가능합니다.

어떤 종류의 '방'에 대해 이야기하고 얼마나 계측 할 수 있는지 잘 모르겠지만 로봇 대신 천장에 마커를 배치하는 옵션 일 수 있습니다. 짧은 거리를 감안할 때, 모든 단일 로봇에서 위쪽으로 향하는 카메라로 완전히 관찰 할 수있는 작은 마커로 천장을 거의 완전히 채워야합니다.하지만이 카메라를 로봇에서 아래쪽으로 배치 할 수 있습니다. 더 넓은 시야각을 제공하기 위해 양쪽의 앞뒤 바퀴. 그러나 가장 큰 과제는 천장 전체를 측정하기에 충분한 고유 한 마커를 인쇄하는 것입니다.

또는 충분히 작은 범위의 리더를 찾을 수 있다면 RFID 태그가 많은 바닥을 계측하는 것이 가능할 수도 있습니다 (AFAIK, RFID 리더는 특정 태그가 어디에 있는지가 아니라 범위 내에 있음을 알려줍니다). Phidgets RFID 리더는 이미 약의 범위를 가지고있다. 3 인치이므로 관찰 할 수있는 태그 그룹을 확인하여 현지화하지 않는 한 (여러 태그를 동시에 관찰 할 수있는 경우 RFID에 대한 실제 작업 경험이 없다고 말할 수 있습니까?) 더 작은 태그를 가져와 독자로부터 어느 정도까지 '차폐'하여 매우 가까운 범위 이외의 다른 곳에서는 읽을 수 없습니다.

대체로 힘들지만 매우 흥미로운 도전으로 보입니다. 그것이 일을위한 것이라면, 나는 당신이 우리에게 프로젝트의 목적을 말할 수 없다고 가정하지만, 흥미롭게 들립니다. :)

바이 콘 시스템에 문제 가없는 경우 보정 된 카메라 시스템을 사용하여 로봇 위에 배치 된 마커를 읽을 수 있습니다.

1. 주변을 돌아 다닐 수있는 최고의 카메라를 설치하십시오. amazon.com에서 $ 20 웹 캠을 사용합니다
2. OpenCV의 보정 도구를 사용하여 카메라를 보정하십시오.
3. 로봇 위에 마커를 놓습니다.
4. 카메라는 환경에서의 상대 위치를 알고 있으므로 마커 위치를 삼각 측량하여 마커의 위치와 방향을 정확하게 출력 할 수 있습니다.

이 연구자 들이이 논문 에서 한 것과 같은 종류 (16 페이지 참조)

그러나 다른 사람들이 지적했듯이 천장이 매우 낮 으면 로봇 상단을 잘 볼 수 없으므로이 방법을 사용하는 데 어려움이 있습니다.