Преимущества и недостатки различных типов датчиков
Для успешной навигации в пространстве робот должн уметь строить маршрут, управлять параметрами движения (задавать угол поворота колес и скорость их вращения), правильно интерпретировать сведения об окружающем мире, получаемые от датчиков, и постоянно отслеживать собственные координаты
Технические сложности мобильной навигации
Чтобы двигаться к цели, роботу необходимо сформировать достаточно точный образ окружающего его пространства. В ходе движения робот должен быстро и точно управлять мотором и положением колес. Робот должен знать свое реальное местонахождение, а оно почти всегда отличается от хранящегося в бортовой системе
Схемы навигации автономных устройств
глобальная – определение абсолютных координат - устройства при движении по длинным маршрутам;
локальная – определение координат устройства по отношению к некоторой (обычно стартовой) точке;
персональная – позиционирование роботом частей своего тела и взаимодействие с близлежащими предметами, что актуально для устройств, снабженных манипуляторами.
Считается, что чем крупнее аппарат, тем выше для него важность глобальной навигации и ниже – персональной. У роботов-малышей все наоборот.
Системы навигации классифицируются еще по одному признаку – они могут быть пассивными и активными. Пассивная система навигации подразумевает прием информации о собственных координатах и других характеристиках своего движения от внешних источников, а активная рассчитана на определение
|
|
|
Активные навигационные схемы
инерциальные навигационные системы (ИНС)
Гироскопы (измеряют усилие (момент внешнейü силы), прикладываемое к телу, на котором они размещены, и на этой основе определять положение тела относительно позиции, с которой началось движение, и его скорость)
Одометр (периодически измеряет скорость вращения колеса и, так как диаметр последнего известен, определяет пройденный путь)
Лазерные дальномеры LIDAR
Генератор радио- или каких-либо других (чаще всего ультразвуковых и инфракрасных) сигналов
Лазерные дальномеры
Существует три основных типа лидаров:
Модуляционный дальномер (modulation range sensor) – лазерный дальномер, который генерирует непрерывный лазерный сигнал с амплитудной или частотной модуляцией. Вычисляя разницу между фазами посылаемого и принятого сигналов, оценивает расстояние до цели.
Триангуляционный дальномер (triangulation range sensors) — основан на тех же принципах, что и стереоскопические системы
|
|
|
ТОФ дальномер (от англ. TOF - time-of-flight range sensors) — широко используемый в робототехнике тип лазерных дальномеров. Основной принцип работы этого сенсора достаточно прост: излучатель посылает в исследуемое пространство лазерный луч, который сталкивается с препятствием, отражается, и попадает на приемник. Зная время между излучением и приемом сигнала (t) можно найти расстояние до препятствия: R = c*t / 2.
Преимущества и недостатки различных типов датчиков
| Преимущества | Недостатки | |
| Гироскоп | Может измерять как угол поворота и скорость, так и момент. Не взаимодействует с окружающей средой. | Нуждаются в калибровке. |
| Энкодер | Простой и дешевый датчик. Много готовых вариантов использования. Не взаимодействует с окружающей средой. | Используется только для измерения угла поворота и скорости. Не учитывают эффекта проскальзывания |
| Акселерометр | Не взаимодействует с окружающей средой. | Используется только для получения ускорения. Нуждаются в калибровке |
| Спутниковая навигация | Глобальная система, которая позволяет определять координаты любой точки планеты. | погрешность измерений. Осложнение работы в закрытых помещениях |
| Стереоскопические системы | Возможность построения полноценной 3D карты Большое количество информации получаемое в процессе работы Не взаимодействует с окружающей средой | Сцена должна быть хорошо освещена, от этого зависит точность измерений Точность измерения сильно зависит от расстояния. Сложность алгоритмизации |
| Лазерные дальномеры | Построение 2D и 3D карт Отличная точность измерений. Хорошее угловое разрешение сканов. Быстрый сбор данных. Большая дальность измерения | Ошибочные вычисления при попадании луча на хорошо отражающую, зеркальную поверхность. Наиболее дорогой из всех видов сенсоров. |
| Ультразвуковые сонары | Недорогие системы. Приемлемые точность и скорость измерений Не чувствительны к условиям освещенности и световой отражающей способности среды. Интерференция. | Возможно построения только 2D карты. Фантомное эхо. |
|
|
|
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 403; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!