その106 ラインセンサの灰色補正 - ロボボボいじりにうってつけの日

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その106 ラインセンサの灰色補正

ロボトレース競技では黒のコースに白のラインが引かれていますが、多くの場合「灰色」を利用します。
白と黒の境界付近ではフォトリフレクタの信号が白と黒の中間を取るため、細かい距離を計測できるからです。

しかしながら、OmnimO-2ではセンサの間隔が約12mmと大きいため、灰色をうまく使えていない部分があります。
僕の考える理想の灰色の検出と、OmnimO-2での現状を図にすると以下のようになります。

201410080028407b7_2014100809025875a.png


つまり、理想は「常に非0のセンサが2つ以上あること」「ピークが重なっていないこと」だと考えています。
OmnimO-2では一つのセンサだけが反応している区間が長く、その間の分解能がありません。
その影響で、コースをプロットしてみるとこんなことが起こります。

1006探索ログ_一部

ジグザグになっていますね。
なめらかに変化しないため、このような悲しいことが起こります。
センサを72個に増やしたいところですが、今更そんなことはできません。
抵抗値などを調整すれば解決できる可能性もありますが、今回は実験的に違う方法を考えてみます。
ソフトでなんとかできないかと考えました。


目標は、センサの出力を理想に近づけること、それをライントレースの中でうまく利用すること、です。

灰色補正_原理1
灰色補正_原理2改


原理としてはこんな感じです。
Rについてはその104に書いた方法で求めたものを使っています。
ラインに対して垂直にセンサが動くのはOmnimOシリーズ独特のことなので、他のトレーサーに応用できるのかはわかりません。

また、この方法のいいところは、補正前の値を使えばデジタルセンサ的に使えて、補正後の値を使えばアナログ的に使えるところ。
マーカーを読むための鋭さと灰色のための鈍さを兼ねることができます。

では、この方法を実際に試してみます。
ラインを横切らせながらラインセンサの値を取りました。

まずは、0.3m/sで横切った時。灰色領域dは6mmに設定しています。
上が補正前で、下が補正後。
x軸の単位は[m]です。

灰色補正_03ms

次に、1.0m/sで横切った時。これも灰色領域dは6mm。

灰色補正_10ms

どちらの場合も同じ形になりました。
理屈は間違っていないようです。
また、この補正をやめたければdの値を小さくしてやればいいだけなので、ソフト的にも不便なものでもありません。

しかしながら、実際のライントレースではこう単純にはいきません。たぶん。
これはu、つまりラインに対して垂直にセンサが動く速さがある程度速くないとうまく機能しない匂いがぷんぷんしますし、時間的な遅れも大きいです。
つまり直線やそれに近いコースで発動させるのはこわいです。
そもそもガタガタが目立っていたのは半径の小さいコーナーなので、この機能を効かす条件をある程度絞りました。
特にセンサ位置のオフセットはなかなかこわいものがあるので、様子を見ながら調整していこうと思います。

さて、その結果。
単純に原理通りを実装したわけではありませんが、Rの小さい時などには今のところ原理通りの処理をしています。
ある程度なめらかすることができました。

1007探索ログ_一部

少しいびつな形になっています。時間的遅れがあったりセンサ位置のオフセットがいまいちなのでしょうか。
今のところ僕は滑らかさのほうが大事なのでそれなりに使えそうです。



(原理の説明、検証結果終わり)


さて、現状、一番の問題はコーナーマーカーをうまく読めないこと。
読み飛ばしや二重カウントが激しく、6個くらい余分に数えて帰ってくる。
そのあたりをこれから詰めていこうと思います。

現在のプロットしたマップはこんな感じ。
これはかなり速度を落としているので実用的な走りの結果ではないです。
マーカーの数も全然違います。
1007探索ログ2

そして、これを解析したのを書いたらこんな感じ。
灰色補正を入れてギザギザが減ったらこれも現実に少し近づきました。

1007コース解析

いい感じではあるけれど、やはりマーカーを読めないことにはなんともなんとも。

以上、その106 ラインセンサの灰色補正
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プロフィール

たけもり

Author:たけもり
ブログ新設しました-->メカトロニクスにうってつけの日


「しゃれたロボットをつくりたい」と思いながらも大学生になってやっとのんびり勉強始めました.
勉強のためにロボトレースというロボコンに参加して,全方向移動型ロボトレーサー"OmnimO-2"を制作しました.
大学ではヘビ型ロボットについて研究しています.
個人的課外活動としてエンタメ志向のロボットを製作中.最新作のMimebotはこちら

ロボコン時代のロボットはこちらにまとめています.

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