2022年1月30日日曜日

カメラ視野の検討 その1

親機のカメラ設置方法について検討を行いました。1台のRealSense D435だけで競技台上必要な範囲をカバーできるかどうかについて。

視野角(水平方向)について

カタログスペックにはDepth視野が水平方向87度とあります。色画像の視野はもう少し狭く、69度と記されています。
大まかに図のような部分で角度を測ると、58度、78度でした。
赤紫色の線のように更に大きく迂回する場合はほぼ90度程度の範囲をカバーする必要があります。これは行きがけに対象物を動かしてしまうことを避ける必要があるかもしれないという理由で設計した経路です。
実際にはロボットには大きさがあり、また外乱によって位置が変わることもあるのでこれより広い視野が必要です。そのため、固定したカメラでは難しいと予想しました。カメラの下にモーターで制御されるパン軸(水平方向への回転)を付け、位置計測と連想させる方向で検討します。

距離について

遠くなると物体の小ささが問題となります。
Depthの解像度は1280x720とあります。視野角87度であれば、2.4m先では2*2.4*tan(87°/2)=4.56mほどの水平範囲が視野でカバーされます。仮に子機の見える部分の横幅を0.15mとすると、その横幅は視野の0.15/4.56=3.3%、およそ42ピクセル程度となります。(ピンホールカメラモデルとして計算、レンズ歪の影響はないものとする)これは感覚的には十分そうな大きさです。
またもう一つ、位置計測の精度があります。2mで2%以内となっていました。ステレオのため距離によって距離方向の位置の精度も変化すると思われますが、詳細はカタログでは示されていません。
実物での実験として、カメラから2.8mの距離で飛行させてみました。より近いときと同じフィードバックゲインのままでホバリングに成功しました。そのため、誤差と最大距離についてはおそらく大丈夫であろうと考えます。

2022年1月1日土曜日

知能ロボコン2022計画再始動

飛行型ロボットで知能ロボコンに出場したいと考えています。およそ1年前に構想・計画したものでしたが、昨年もコンテストが中止となったためハードデッドラインがなくなり、プロジェクトも事実上一旦凍結していました。




とはいえ、昨年1月ごろに子機ハードウェアは飛行可能なものができ、2月に外部からの制御の実験を始め、その後Maker Faire Kyoto / Tokyo に向けてハードウェア・ソフトウェアの改善を進めたので現状それなりに信頼できる移動機構ができた状態にあります。

2022年6月の知能ロボコン出場に向けて、大まかな計画を再作成します。

  • 1月
    • 親機: カメラ視野確認(カメラに可動軸が必要か?)
    • 親機: 子機との接続部分メカニズム検討
    • 競技台設計・木工加工など発注
    • 競技台設置場所確保(≒作業部屋の片付け)
  • 2月
    • 子機: 競技台上空飛行の実験
    • 親機: ボール誘導部等の展開機構検討
  • 3--4月
    • 親機製作
    • その他
  • 5月
    • Maker Faire Kyoto出展(開催未定)(本年開催されず)
    • 余裕があれば親機にボール分別機構を付ける
  • 6月
    • 知能ロボコン参加

電源分配基板

電源分配用基板を作り直しました。 電源をON/OFFするためのパワーMOSFETと、基板にネジが落ちるなど不慮の事故に備えての安全のための電流ヒューズを載せました。ロボットの操作パネルに付く電源スイッチ(定格5A)は駆動用電流を直接流すためではなく、このMOSFETのゲート電圧を...