ロボカップ姉妹の日常

ステッピー&ロック・オンの姉がロボットとか作りつつ制御の勉強してみたり、部品作ってあそんでみたり…

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【レスキュー】あの被災者レーダーの仕組みを解説します【ステッピー&ロック・オン】

私はロボカップ・ジュニア レスキューAを卒業して久しいですが、ステッピー&ロック・オンの被災者(缶)センサーについての解説記事です。
レスキューのルールも変わってアルミ缶から球体になるらしいですが、ちょっとは使えるんじゃないかなぁ……と。



まず被災者レーダーが動いている様子をどうぞ。



このように、ステッピー&ロック・オンのロボットは、その場から一定距離内にある被災者(缶)をスキャン・発見することができます
魚群探知機みたいな感じで(笑)
この被災者レーダーを使えば、2箇所スキャンするだけでレッドゾーン内全域をカバーすることができます



実際の被災者レーダーがこちら。
CIMG1296.jpg
ロボットの正面から覗き込んだ写真です。
上からPSD、超音波センサ、PSDの3段で構成されています。
センサ構成からも分かるとおり、缶の色判別は行っておらず距離のみで缶の有無を判断しています

この3つのセンサすべてを組み合わせることで以下のことを知ることができます。
・缶の正確な位置
・缶との正確な距離
・缶と壁の判別




まず、正確な位置を知る仕組みから。
以下の図を見てください。
150418_1815_03.png
左の図は超音波センサのみで、缶を探した場合。
超音波センサは音の跳ね返りを距離として読み取るため、音の広がった範囲をぼんやり見ています
そのため、缶が正面にあるのか、音波が届くぎりぎり端にあるのか分かりません

そこで、右の図のようにPSDを組み合わせます。
PSDは光で距離を測るため、レーザーのように一直線上ピンポイントを見ることができます
超音波センサとPSDの両方が物体を認識した場所=缶の位置 とすると、必ずロボットの正面で缶を発見することができます



じゃあ、PSDだけ使えばいいじゃないか!
……でも、それだけでは正確な距離を知ることができません。

PSDは光の反射する角度によって距離を測定します
しかし、相手はアルミ缶。つまり円柱です。
円柱の側壁に当たった光は平面に当たった光よりも大きな角度で曲がってしまい、実際よりも遠い距離に見えてしまいます
そのため円柱の正確な距離を知るには一定角度内をぼんやり測定する超音波センサの方が適しています



最後に、PSDを2つ使用している理由が缶と壁の判別をするためです。
下の図を見てください。
150418_1815_01.png
超音波センサとPSD(下)は缶が見える高さにPSD(上)を缶よりも高い位置に設置しています
これにより、PSD(上)が物を検知しない場合=缶 と判断し……

150418_1815_02.png
PSD(上)が物を検知した場合=壁 と判断することができます。
※高さがの壁が缶よりも高い場合に限る。

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