Angelou Evangelos

Εντοπισμός και Μεταφορά
Αντικειμένων από Ρομπότ &
Σχεδιασμός και Κατασκευή
Κυκλώματος Τροφοδοσίας
Πολυτεχνική Σχολή
Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών
Παρουσίαση: Αγγέλου Ευάγγελος
ΑΕΜ: 7643
Επιβλέποντες: Καθ. Συμεωνίδης Ανδρέας
Δρ. Τσαρδούλιας Εμμανουήλ
Φεβρουάριος 2019

Σκοπός της Διπλωματικής Εργασίας
● Τροφοδοσία περιφερειακών ρομπότ.
● Συλλογή δεδομένων κατανάλωσης.
● Εξερεύνηση και κάλυψη χώρου.
● Εντοπισμός και συλλογή αντικειμένων.
Εντοπισμός και Μεταφορά Αντικειμένων
από Ρομπότ & Σχεδιασμός και Κατασκευή
2

Γνώσεις που Αποκτήθηκαν
● Σχεδίαση κυκλωμάτων με χρήση κατάλληλου
λογισμικού.
● Συναρμολόγηση εξαρτημάτων σε πλακέτα.
● Ανάπτυξη λογισμικού σε Python.
● Χρήση του ROS (Robot Operating System) framework.
3

Εργαλεία & Τεχνικές
Εργαλεία λογισμικού:
● Robot Operating
System (ROS)
– Framework για την
ανάπτυξη ρομποτικών
εφαρμογών.
● Πακέτο move_base
– Πακέτο ROS για τη
μετακίνηση του ρομπότ
στον χώρο.
● OpenNI2
● MoveIt
4

Εργαλεία & Τεχνικές
Εργαλεία υλικού:
● Turtlebot 2
● Intel NUC
● Asus Xtion Pro LIVE
● RPLidar A2
● Ρομποτικός Βραχίονας WidowX
Εργαλεία κατασκευής κυκλώματος
τροφοδοσίας:
● Πλακέτα πρωτοτυποποίησης
ESP32 Thing
● Τροφοδοτικό picoPSU-80-WI-32
● Αισθητήρας ρεύματος INA260
5

Σχεδίαση Κυκλώματος Τροφοδοσίας & Αποστολής Δεδομένων Κατανάλωσης
7

Σχεδίαση & Κατασκευή Πλακέτα Τροφοδοσίας &
Αποστολής Δεδομένων Κατανάλωσης
8

Υλοποίηση Αλγορίθμων
Τρεις κόμβοι:
● Κόμβος πεδίου κάλυψης
● Κόμβος επιλογής σημείου πλοήγησης
● Κόμβος εντοπισμού & συλλογής αντικειμένων
Αλγόριθμος SLAM:
● Gmapping
9

Υπολογισμός Πεδίου Κάλυψης
● Υπολογισμός πεδίου κάλυψης κάμερας
– Σημεία στις ευθείες με γωνία – HFoV / 2 μέχρι HFoV / 2
● HFoV = Horizontal Field of View (Οριζόντιο πεδίο όρασης)
– Μήκος ευθείας = Max. Distance of Use (Μέγιστη απόσταση
όρασης)
● Σημείο σε εμπόδιο ή άγνωστη περιοχή => Απορρίπτεται.
● Δημοσιεύει: Occupancy Grid Map (OGM)
Αποτέλεσμα:
● Horizontal Field of View κάμερας = 58ο
● Max. Depth κάμερας = 3.5m
10

Επιλογή Σημείου Πλοήγησης
● Χρήση cost – based επιλογής στόχου πλοήγησης.
● Τοπολογικό βάρος:
● Βάρος απόστασης:
● Βάρος κάλυψης:
● Βάρος περιστροφής:
● Το συνολικό κόστος υπολογίζεται ως εξής:
11

Επιλογή Σημείου Πλοήγησης
● Στον χάρτη εφαρμόζονται:
– Dilation
– Brushfire
– Thinning & pruning => Τοπολογικός γράφος
– Υπολογισμός κόστους για κάθε κόμβο.
– Επιλογή κόμβου με το μεγαλύτερο κόστος.
– Αποστολή σημείου – στόχου στον
move_base server.
12

Εντοπισμός, Προσέγγιση & Συλλογή
Αντικειμένου
● Έγινε χρήση του ROS πακέτου Pandora TLD
● Ο κόμβος του πακέτου δημοσιεύει τη θέση του αντικειμένου στην εικόνα.
● Ο χρήστης επιλέγει το αντικείμενο προς αναγνώριση.
13

Εντοπισμός, Προσέγγιση & Συλλογή
Αντικειμένου
● Μόλις εντοπιστεί αντικείμενο:
– Σταματάει η διαδικασία εξερεύνησης.
– Εξάγεται το σημείο στο χώρο, όπου βρίσκεται το
αντικείμενο και υπολογίζεται η απόστασή του από
το ρομπότ.
– Το ρομπότ προσεγγίζει το αντικείμενο,
προσπαθώντας να το έχει στο κέντρο της εικόνας.
● Τέλος προσέγγισης => αποστολή θέσης
αντικειμένου στον pick-and-place server => συλλογή
αντικειμένου.
14

Πειράματα & Αποτελέσματα

Πειράματα Εξερεύνησης & Κάλυψης Χώρου
● Πειράματα σε περιβάλλον προσομοίωσης
● Χάρτης: Corridor
16

● Πειράματα σε περιβάλλον προσομοίωσης
● Χάρτης: Willow Garage
17

● Πειράματα σε πραγματικό χώρο
● Εργαστήριο ομάδας ρομποτικής PANDORA
18

● Πειράματα σε πραγματικό χώρο
● Εργαστήριο Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών
19

Πειράματα Αναγνώρισης Αντικειμένου
● Ευκολία αναγνώρισης ορθογώνιων αντικειμένων
με χρώμα το οποίο έχει αντίθεση με το περιβάλλον
γύρω από το αντικείμενο.
● Δυσκολία αναγνώρισης αντικειμένων ακανόνιστου
σχήματος, επειδή επηρεάζεται ο αλγόριθμος από
το περιβάλλον γύρω από το αντικείμενο.
● Δυσκολία αναγνώρισης αντικειμένου ίδιου ή
παρόμοιου χρώματος με το περιβάλλον.
➔ Τελική επιλογή: Κύβος κόκκινου χρώματος
20

Πειράματα Συλλογής Αντικειμένου
● Συλλογή αντικειμένου από απόσταση 10, 12.5
και 15 cm από τον φακό της κάμερας.
● Υπολογισμός απόστασης:
● Αποτελέσματα:
21

Πειράματα Προσέγγισης & Συλλογής Αντικειμένου
● Αλλαγή τοποθεσίας αντικειμένου.
● Εντοπισμός τοποθεσίας από αποστάσεις 1, 1.5 και 2 μέτρων.
● Υπολογισμός απόστασης ρομπότ από το background αντικείμενο:
= 31.5cm
● Αποτελέσματα
πειραμάτων
προσέγγισης:
22

Συμπεράσματα, Προβλήματα & Μελλοντική
Μελέτη
● Συμπεράσματα:
– Σωστή λειτουργία κυκλώματος τροφοδοσίας.
– Δημιουργία διαδρομών για κάλυψη χώρου σε λογικά πλαίσια.
– Εντοπισμός αντικειμένου από σχετικά μεγάλη απόσταση.
● Προβλήματα:
– Προβληματική οδομετρία.
– Προβληματικά δεδομένα αισθητήρα βάθους.
– Αδυναμία δημιουργίας μοντέλου ρομπότ + βραχίονα.
● Μελλοντική μελέτη:
– Προσθήκη επιπλέον αισθητήρων κάλυψης.
– Χρήση βραχίονα με μεγαλύτερη λαβή => Συλλογή μεγαλύτερων
αντικειμένων.
23

Ευχαριστίες
Θα ήθελα να ευχαριστήσω τον κ. Ανδρέα
Συμεωνίδη, που μου έδωσε την ευκαιρία να
ασχοληθώ με το συγκεκριμένο θέμα.
Επίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω τους Μάνο
Τσαρδούλια και Κωσταντίνο Παναγιώτου, που με
βοήθησαν με την υλοποίηση της εργασίας.

Ευχαριστώ πολύ για τον χρόνο σας!
Ερωτήσεις;

Angelou Evangelos

Angelou Evangelos

Recommended

More Related Content

More from ISSEL

More from ISSEL(20)

Recently uploaded

Recently uploaded(20)

Angelou Evangelos