Algoritmos de visión para plataformas mini-humanoide de competición con capacidades aumentadas

Transcripción

1 Algoritmos de visión para plataformas mini-humanoide de competición con capacidades aumentadas Máster en Robótica y Automatización Trabajo de Fin de Máster Franklin Eduardo Samaniego Riera @alumnos.uc3m.es

2 Contenido: Introducción Motivación Objetivos Estado del Arte Desarrollo Resultados Conclusiones 2

3 Introducción: Robótica humanoide y la creación de una arquitectura que ayude al agente su desenvolvimiento. Remplazo del procesador dedicado para este robot por otro procesador basado en arquitectura x86. 3

4 Motivación: 4

5 Motivación: Duración 60 seg 5

6 Motivación Visión Visión Procesamiento de Imagen Tratamiento de Información Cámara Desplazamiento Movimiento Movimiento Derecha Estado de Movimiento Delante Atrás Administrador de Movimientos Izquierda Procesador 6

7 Objetivos: Medio de control por x86 compatible. Realizar tareas de locomoción del modelo. Implementa un algoritmo de visión artificial utilizando OpenCV. Obtener información relevante proveniente de la visión. Hacer comparación en rendimiento anterior y actual sobre el robot mini-humanoide. 7

8 Tecnologías mini-humanoides: KHR1 KHR1 DoFs DoFs Altura Altura Peso Peso Servomotores Servomotores Controlador Controlador cm cm 900 1Kg 1Kg Konda KondaKRS KRS RCB-1 RCB-1 8

9 Tecnologías mini-humanoides: 900 Robonova Robonova DoFs DoFs Altura Altura Peso Peso Servomotores Servomotores Controlador Controlador cm cm 1,3 1,3kg kg Hitec Hitec MRC-3024 MRC

10 Tecnologías mini-humanoides: 1000 Bioloid Bioloid DoFs DoFs Altura Altura Peso Peso Servomotores Servomotores Controlador Controlador ,7 39,7cm cm 1,7 1,7kg kg Dinamixel DinamixelAX-12 AX-12 CM-510 CM

11 Tecnologías mini-humanoides: Darwin DarwinOp Op DoFs DoFs Altura Altura Peso Peso Servomotores Servomotores Controlador Controlador ,5 45,5cm cm 2,8 2,8kg kg MX-28 MX-28 Intel IntelAtom AtomZ530 Z530 1,6 1,6GHZ GHZ

12 Tecnologías mini-humanoides: Precio y prestaciones 12

13 Tecnologías mini-humanoides: 13

14 Nuevo mini-humaoide WENHCA 14

15 Tecnologías mini-humanoides: Nueva tarjeta Procesadora 15

16 Tecnologías Hardware: Arduino Se creó para artistas, diseñadores, aficionados Tomar información del entorno a través de sus pines de entrada de toda una gama de sensores Atmega 168/328/1280 de 8bits Costo

17 Tecnologías Hardware: Raspberry Pi Estimular la enseñanza de ciencias de la computación ARM1176JZF-S a 700 MHz y 32 bits Originalmente al ser lanzado con 256 MB RAM Costo 60 17

18 Tecnologías Hardware: Roboard RB-110 Tarjeta creada para desarrollar aplicaciones robóticas Procesador x86 CPU de 32 bits y una velocidad de procesamiento de 1Ghz, 256 MB RAM Costo

19 Nuevo mini-humaoide WENHCA 19

20 Nuevo mini-humaoide WENHCA 20

21 Desarrollo WENHCA 21

22 Fases del Sistema: 22

23 Sistema en fase 1: Modelo 3D xml. Simulador Algoritmo de Caminado bípedo matlab C++ Simulación en matlab yarp 23

24 Simulación WENHCA 24

25 Simulación WENHCA 25

26 Simulación WENHCA 26

27 Desarrollo WENHCA 27

28 Desarrollo WENHCA Duración 30 seg 28

29 Desarrollo WENHCA Duración 70 seg 29

30 Desarrollo de caminata bípeda Centro 30

31 c Desarrollo de caminata bípeda β b a β 31

32 Desarrollo WENHCA Duración 30 seg 32

33 Desarrollo Visión Visión Procesamiento de Imagen Tratamiento de Información Cámara Desplazamiento Movimiento Movimiento Derecha Estado de Movimiento Delante Atrás Administrador de Movimientos Izquierda Roboard 33

34 Desarrollo Visión Artificial OpenCV

35 Desarrollo Visión Artificial Webcam robot OMEGA pixel Microfono Integrado Ajuste de foco manual Interfaz: USB 1.1/2.0 Características: Resolución: 300k pixel (2.5 M interpolados) Formato Video: 24 bit True Color Lente: 2P alta calidad cristal angulo amplio Zoom: 10x Digital Velocidad Transmisión: 320x fps., 800x fps., 1280x fps. 35

36 Desarrollo Visión Artificial 36

37 Desarrollo Visión Artificial Segmentación 37

38 Desarrollo Visión Artificial Punto medio 38

39 Desarrollo Visión Artificial 39

40 Desarrollo Visión Artificial 40

41 Desarrollo Visión Artificial Detección de bordes 41

42 Desarrollo Visión Artificial 30 cm m 23 c 35 cm Distorsión Positiva Negativa 27 cm 12 cm 42

43 Desarrollo Visión Artificial Grado de incertidumbre del sistema Calibración de cámaras 30 cm Estimar los valores de los parámetros intrínsecos y extrínsecos distancia focal, factores de distorsión y puntos centrales del plano imagen, traslación y rotación 27 cm 35 cm m 23 c 12 cm 43

44 Desarrollo Visión Artificial 44

45 Desarrollo Visión Artificial 45

46 Desarrollo Visión Artificial Duración 40 seg 46

47 Desarrollo Visión Artificial Minoru Sensor VGA Resolución de 800 x fps. Separación de lentes de 6 cm. Des sincronización de 16 ms. Cada cámara es reconocida como "Vimicro USB2.0 UVC PC Camera". En esta etapa es equivalente a tener dos cámaras discretas. 47

48 Desarrollo Visión Artificial 48

49 Desarrollo Visión Artificial 49

50 Desarrollo Visión Artificial 50

51 Desarrollo Visión Artificial Duración 55 seg 51

52 Resultados caminata Pierna derecha ROBOTIS WENHNCA 52

53 Resultados caminata Pierna izquierda ROBOTIS WENHNCA 53

54 Resultados caminata ROBOTIS WENHCA 54

55 Resultados caminata (m/s2) (m/s2) (m/s2) (m/s2) (m/s2) (m/s2) (m/s2) (m/s2) 55

56 Resultados visión Con una cámara se hace una toma continua de imágenes, a un promedio de 10 fps. Con la cámara estero procesamiento de par de imágenes cada 3 seg. Gran cantidad de datos. 56

57 Resultados visión 57

58 Conclusiones Acondicionamiento sobre el robot mini-humanoide a una tecnología más robusta. Desplazamiento efectivo en base a un movimiento cosenoidal. Las respuestas más sencillas dan buenos resultados. Se ha procesado imagen de más de una forma. 58

59 Trabajos futuros Depurar kernel del S.O. Nuevo algoritmos de movimiento. Comparar el algoritmo de caminata con otros algoritmos más complejos y comprobados. 59

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