Pohled vzhůru jako senzor pro mobilní robotiku

Abstract

K mobilní robotice neodmyslitelně patří široké spektrum senzorů. Práce zkoumá netradiční využití kamery namířené svisle vzhůru jako senzoru využitelného k orientaci robota v prostoru. Popisuje různé objekty, které lze detekovat v obrazu, soustřeďuje se na tzv. body zájmu a jejich párování mezi dvěma snímky. To umožňuje následným výpočtem, založeným na aproximačním řešení soustavy lineárních rovnic, zjistit údaje o relativní i absolutní pozici robota. V praktické části práce provádíme analýzu dvojic snímků, mezi nimiž se robot pouze otáčel na místě o různě velké úhly. Naším cílem bylo prokázat možnost nahrazení elektronického kompasu pohledem vzhůru v místech, kde je silné elektromagnetické rušení. Data naměřená kompasem a analýzou pohledu vzhůru vzájemně porovnáváme a přesnost navržené metody posuzujeme jako u klasického fyzikálního měření. Výsledky našeho experimentu potvrzují, že pohled vzhůru může v případě potřeby nahradit elektronický kompas. Navrhujeme též různé úpravy pořízených snímků a posuzujeme vliv těchto úprav na přesnost navrhované metody. V závěru práce věnujeme pozornost robotické platformě, na které probíhaly praktické experimenty a interpretujeme výsledky provedených měření.

The use of a wide spectrum of sensors is an inherent aspect of mobile robotics. This work examines nontraditional use of the camera, directed vertically upwards, as a sensor for orienting in space. It describes various objects that can be detected in the camera image, focusing on so-called points of interest, and their pairing between two images. Based on the approximate solution of a system of linear equations, we provide information on the relative and absolute position of the robot. The work provides analysis of pairs of images, differing only the robot's rotation in place over various angles. The goal was to demonstrate the possibility of substitution of the electronic compass in cases of strong electromagnetic inter ference. Data from the image analysis was compared with that from the compass, allowing determination of the accuracy of the proposed method. The result is that upward view can be indeed used as a replacement for the electronic compass. Additionally, several modifications to the images are proposed. We examine impact of these modification on the accuracy of the suggested method. Finally, attention is given to the robotic platform on which the experiments were carried out, and the results of the measurements are interpreted.