פרויקט : רובוט צייר מגישים : אופיר ארז אלכס לזיקין אלכס לזיקין מנחה : ארי טוטפלד

מטרות הפרויקט פיתוח וכתיבת תוכנה המאפשרת לרובוט לזהות את כיוון התקדמותו בעזרת מצלמה המכוונת לתקרה. הזיהוי כולל : פיתוח וכתיבת תוכנה המאפשרת לרובוט לזהות את כיוון התקדמותו בעזרת מצלמה המכוונת לתקרה. הזיהוי כולל : זיהוי הזווית שהרובוט מסתובב אליה. זיהוי הזווית שהרובוט מסתובב אליה. זיהוי כיוון הסיבוב. זיהוי כיוון הסיבוב. זיהוי המרחק שהרובוט עובר בתנועה בקו ישר. זיהוי המרחק שהרובוט עובר בתנועה בקו ישר. זיהוי כיוון ההתקדמות. זיהוי כיוון ההתקדמות. כתיבת תוכנה המעבירה את הרובוט מנקודה אחת במרחב לנקודה שנייה. כתיבת תוכנה המעבירה את הרובוט מנקודה אחת במרחב לנקודה שנייה. שליחת נתוני שרטוט מהמחשב אל הרובוט במטרה שהרובוט ישרטט את הציור על הרצפה. שליחת נתוני שרטוט מהמחשב אל הרובוט במטרה שהרובוט ישרטט את הציור על הרצפה. בניית חומרה שתאפשר התממשקות בין בקר הרובוט, המחשב והעט. בניית חומרה שתאפשר התממשקות בין בקר הרובוט, המחשב והעט.

נתוני הרובוט הנתונים הרלוונטיים שמספק הרובוט : הנתונים הרלוונטיים שמספק הרובוט : x, y, z של מרכז הרובוט ברשת גלובלית. x, y, z של מרכז הרובוט ברשת גלובלית. זווית הסיבוב הגלובלית של הרובוט. זווית הסיבוב הגלובלית של הרובוט. מהירויות הגלגלים. מהירויות הגלגלים. סטטוס פורטי המוצא והכניסה. סטטוס פורטי המוצא והכניסה. ערך המתח של הסוללה. ערך המתח של הסוללה.

זיהוי המרחק שהרובוט עבר זיהוי המרחק שהרובוט עבר זיהוי זווית הסיבוב אליה הרובוט הסתובב זיהוי זווית הסיבוב אליה הרובוט הסתובב שילוב של זיהוי מרחק וזיהוי זווית סיבוב שילוב של זיהוי מרחק וזיהוי זווית סיבוב השימוש במצלמה לשם מה ?

סכימת בלוקים של המערכת תוכנה שרצה במחשב מחשב תוכנה שרצה ברובוט (PSOS) רובוט זרוע תמונה שהרובוט צריך לצייר משדר / מקלט RS 232 מקלט ווידאו Frame grabber מצלמה משדר ווידאו משדר / מקלט RS 232

דיאגראמת בלוקים של המערכת

אלגוריתמים האלגוריתמים שמומשו בפרויקט : האלגוריתמים שמומשו בפרויקט : תרגום בין שתי מערכות צירים תרגום בין שתי מערכות צירים אלגוריתם שרטוט על הרצפה אלגוריתם שרטוט על הרצפה אלגוריתם זיהוי המרחק אלגוריתם זיהוי המרחק אלגוריתם זיהוי זווית הסיבוב אלגוריתם זיהוי זווית הסיבוב אלגוריתם ביטול רעש אלגוריתם ביטול רעש אלגוריתם תיקון תנועה אלגוריתם תיקון תנועה

תנועת הרובוט תרגום בין שתי מערכות צירים מערכת צירי מסך : מערכת צירי מסך : ציר X מכוון ימינה וציר Y מכוון למטה. ציר X מכוון ימינה וציר Y מכוון למטה. מערכת צירים קבועה במקומה. מערכת צירים קבועה במקומה. מערכת צירי רובוט : מערכת צירי רובוט : ציר X מכוון בכיוון התקדמות הרובוט וציר Y מכוון לעבר דופן שמאל של הרובוט. ציר X מכוון בכיוון התקדמות הרובוט וציר Y מכוון לעבר דופן שמאל של הרובוט. מערכת צירים קבועה לרובוט ( המערכת זזה ומסתובבת עם הרובוט ). מערכת צירים קבועה לרובוט ( המערכת זזה ומסתובבת עם הרובוט ).

תרגום בין שתי מערכות צירים טרנספורמציית המעבר בין המערכות טרנספורמציית המעבר בין המערכות θ הינה הזווית בין שתי מערכות הצירים θ הינה הזווית בין שתי מערכות הצירים

אלגוריתם שרטוט על הרצפה

אלגוריתם זיהוי המרחק תמונה 2תמונה 1 אובייקט שקיים בשתי התמונות d דגימת תמונה ראשונה  תנועה  דגימת תמונה שניה הנחות: כמעט אותם אובייקטים נמצאים בשתי התמונות הדגומות ללא שינויים מהותיים. האובייקטים מספיק גדולים כך שהם נבדלים מהותית מן הרקע והרעש. מסקנות שהוסקו תוך כדי עבודה: יש צורך לדגום לתקופות יחסית קצרות. עדיף לבצע זיהוי מרחק ע"י זיהוי המרחק בין האובייקטים ולא מתוך הרקע.

הרעיון : צעד 1 מציאת היטלים מציאת היטלים עוצמה של שורה מס' שורה תמונה 2תמונה 1 כלומר ההיטלים נראים כך: d הטלה מס' 1 מס' שורות הטלה מס' 2 מס' שורות d מס' שורה עוצמה של שורה

הרעיון : צעד 2 נמקם את ההיטלים זה מול זה ונחסירם האחד מתוך השני. מס' שורה הטלה מס' 1 הטלה מס' 2 "מרחק" בין הטלות d המרחק d בין שיאי ההיטלים נותר בעינו גם לאחר החיסור.

הרעיון : צעד 3 ההפרש הקטן ביותר בין הפרופילים ( קרוב לקבוע ) מתקבל כאשר התמונות הוזזו למצב בו האובייקטים התלכדו. כדי להדגיש את ההפרש בין האובייקטים לבין הרקע, מתבצעת גזירה על ווקטור ההפרש. כדי לבצע השוואה בין תוצאת גזירה אחת לתוצאת גזירה אחרת ( בין הזזה אחת לשניה ), מסכמים את ערכי ווקטור הגזירה לשם קבלת סקלר. מתקבל ווקטור של סקלרים. כל סקלר מתייחס לטיב הקירבה בין ההיטלים. ככל שהסקלר נמוך יותר, ההיטלים קרובים יותר זה לזה. אינדקס המיקום של הסקלר עם הערך המינימלי, מציין את המרחק שבין שני ההיטלים. מס' שורה הטלה מס' 1 הטלה מס' 2 "מרחק" בין הטלות ביצוע הזזה של היטל אחד ביחס לשני, תוך כדי חיסור

תמונה 2 תמונה 1 הרעיון : צעד 3 - המשך הטלה מס' 1 הטלה מס' 2 "מרחק" בין הטלות הטלה מס' 1 הטלה מס' 2

הרעיון : צעד 3 - סיכום הנוסחה המתאימה לשלבים שהוגדרו הינה : הנוסחה המתאימה לשלבים שהוגדרו הינה : במיקום j=d ימצא המינימום הדרוש. במיקום j=d ימצא המינימום הדרוש.

מה קורה מעשית ?

אלגוריתם זיהוי זווית הסיבוב כאשר תמונה אחת מסובבת ביחס לשנייה מסובבים את אחת התמונות עד שנוצרת התלכדות. כאשר תמונה אחת מסובבת ביחס לשנייה מסובבים את אחת התמונות עד שנוצרת התלכדות. הסיבוב מתבצע בקואורדינאטות פולאריות, כדי לסובב יותר מהר. הסיבוב מתבצע בקואורדינאטות פולאריות, כדי לסובב יותר מהר.

חיסור רגיל של תמונות, מספק מעט אפסים ולכן מזוהה מינימום בצורה לא נכונה חיסור רגיל של תמונות, מספק הרבה אפסים ולכן מזוהה מינימום למרות שהאובייקטים כלל לא באותה זוויתהרעיון התמונות תהיינה באותה זווית כאשר האובייקטים שבהן יהיו " מקביליים ". התמונות תהיינה באותה זווית כאשר האובייקטים שבהן יהיו " מקביליים ". המרחק בין האובייקטים יכול להיות שונה, אך הם שומרים על אותה זווית האחד ביחס לשני. המרחק בין האובייקטים יכול להיות שונה, אך הם שומרים על אותה זווית האחד ביחס לשני. חיסור רגיל של תמונות לא עוזר כאן ולכן משתמשים ברעיון ההיטלים שהוצג קודם. חיסור רגיל של תמונות לא עוזר כאן ולכן משתמשים ברעיון ההיטלים שהוצג קודם. האובייקטים באותה זווית, אך מוזזים האחד ביחס לשני. האובייקטים לא באותה זווית

שלבים מסובבים תמונה אחת ביחס לשניה לזווית δ. מסובבים תמונה אחת ביחס לשניה לזווית δ. מחשבים היטלים אנכיים לשתי התמונות. מחשבים היטלים אנכיים לשתי התמונות. מוצאים לפי שיטת ההיטלים את המרחק בין האובייקטים בציר האנכי ואת הערך המינימלי של נגזרת המרחק האנכי : Dy. מוצאים לפי שיטת ההיטלים את המרחק בין האובייקטים בציר האנכי ואת הערך המינימלי של נגזרת המרחק האנכי : Dy. מחשבים היטלים אופקיים לשתי התמונות. מחשבים היטלים אופקיים לשתי התמונות. מוצאים לפי שיטת ההיטלים את המרחק בין האובייקטים בציר האופקי ואת הערך המינימלי של נגזרת המרחק האופקי : Dx. מוצאים לפי שיטת ההיטלים את המרחק בין האובייקטים בציר האופקי ואת הערך המינימלי של נגזרת המרחק האופקי : Dx. שמירת Dx+Dy בתא שבווקטור שגיאה יחד עם הזוית δ. שמירת Dx+Dy בתא שבווקטור שגיאה יחד עם הזוית δ. כיצד נדע לאיזו זווית הרובוט באמת הגיע ? מציאת מינימום על ווקטור השגיאה לפי הערכים Dx+Dy יספק את הזווית δ המתאימה. מציאת מינימום על ווקטור השגיאה לפי הערכים Dx+Dy יספק את הזווית δ המתאימה.

מה קורה במציאות

אלגוריתם ביטול רעש הרעש שבמערכת נבע מאיבוד סנכרון הרעש שבמערכת נבע מאיבוד סנכרון איבודי סנכרון אנכי איבודי סנכרון אופקי

הרעיון קביעת רמת סף קביעת רמת סף Noise Level = Max of projection vector + 20 ביצוע דגימה ביצוע דגימה

חומרה זרוע מ -" לגו " חשמלי זרוע מ -" לגו " חשמלי כרטיס אלקטרוני לבקרת מנוע ה -" לגו " כרטיס אלקטרוני לבקרת מנוע ה -" לגו " מעגל לזיהוי מצב העט מעגל לזיהוי מצב העט

בעיות תנועת רובוט קדימה  תנועת רובוט סיבובית תנועת רובוט קדימה  תנועת רובוט סיבובית

תנועה קווית או סיבובית מלווה בתנועות תיקון תנועה קווית או סיבובית מלווה בתנועות תיקון בעיות תיקון אפשרי

המרה לא ליניארית בין פקודה למרחק המרה לא ליניארית בין פקודה למרחק בעיות

המרה לא ליניארית בין פקודה לפיקסלים המרה לא ליניארית בין פקודה לפיקסלים בעיות

תנועה קווית אחורה ולאחריה תנועה קדימה תנועה קווית אחורה ולאחריה תנועה קדימה בעיות

רזולוציית התקדמות של הרובוט רזולוציית התקדמות של הרובוט בעיות

שימוש בפקודת מהירות במקום פקודת מרחק שימוש בפקודת מהירות במקום פקודת מרחק הנחה : מהירות הרובוט קבועה הנחה : מהירות הרובוט קבועה חישוב פשוט של הזמן הדרוש לרובוט לעבור מרחק X על הרצפה לפי : חישוב פשוט של הזמן הדרוש לרובוט לעבור מרחק X על הרצפה לפי : פתרון ( חלקי ) לבעיית תנועה קווית אחורה ולאחריה תנועה קדימה בפועל החישוב מורכב יותר עקב סחיפה ומהירות שאינה בהכרח קבועה לכל אורך המסלול בפועל החישוב מורכב יותר עקב סחיפה ומהירות שאינה בהכרח קבועה לכל אורך המסלול

פתרון לבעיית תנועה קווית אחורה ולאחריה תנועה קדימה

תודה על ההקשבה תודה על ההקשבה