「見えないライン追従ロボット」を作るには？

仮想パス（「白い表面上の黒い線」などの見えないパス）をたどるロボットを構築したいと思います。

ロボットが混雑した場所で商品や資材を運ぶSFのビデオを見て、私は熱狂的です。そして、彼らは実際には物理的な線をたどっていません。彼らは障害物、深さなどを感知します。

ポイントAからBまでの特定の（仮想）パスをたどるロボットを1つ構築したいと思います。

私はいくつかのことを試しました：

1. ロボットの「ホール効果」磁気センサーと電流を運ぶワイヤー（テーブルの下）を使用します。ここでの問題は、ホール効果センサーの近くが非常に小さい（<2cms）ため、ロボットがオンラインかオフラインかを判断するのが非常に難しいことです。テーブルが1インチの厚さなので、一連の磁石を使用してもこの問題を解決できませんでした。したがって、このアイデアは失敗しました：P

2. 紫外線塗料（ライン上）を使用し、ロボットのUV LEDをセンサーとして使用します。これにより、ロボットのジグザグモーションが増加します。そして、UV光源を使用する潜在的な脅威のために、この考えでさえも失敗しました：P

最後に、カメラを上に置き、画像処理アルゴリズムを使用して、ロボットが並んでいるか分岐しているかを確認することを考えました。

これより良い解決策はありますか？いくつかの創造的でシンプルなソリューションを本当に探しています。:)

この問題に取り組むには多くの可能な方法があり、それらはすべて、入手可能な材料とロボット製作者の専門知識に依存します。

つまり、基準は次のとおりです。

1. ロボットは、事前に定義されたパスに従って、ポイントAからBに到達する必要があります。
2. 経路は人間の目に見える線をたどってはいけません。

パスの長さによっては、エンコーダを使用するだけで十分な場合があります。ただし、物理的な不正確さのため、ドリフトはオドメトリ（距離を測定するためにエンコーダーを使用して呼び出すもの）を長距離に対して非実用的にすることに注意してください。ただし、これは短距離の場合は簡単であり、少なくとも考慮する必要があります。

オドメトリーだけでは距離が遠すぎる場合は、センサーを使用して回転を測定することを検討する必要があります（ジャイロスコープやコンパスなど）。回転は、オドメトリに最も多くのエラーをもたらす傾向があります（直線に沿って測定すると、それほどエラーはありません）。そのため、回転にセンサーを使用すると、オドメトリが実行可能なソリューションになることがあります。

オドメトリまたはオドメトリ+感知された回転が機能しない場合は、クリエイティブになります。ロボットがほぼ直線のセグメントで構成されるパスをたどるようにしたい場合は、テーブル上の特定の「ウェイポイント」にIR LEDを配置し、ロボットにそれらのLEDを感知させて、各ウェイポイントに向かって直列に移動させることができます。

ただし、それでもテーブルにはいくつかの視覚的なマーキングが残ります（ただし、ある程度は偽装される可能性があります）。それなしで実行できることは素晴らしいことです。別のアプローチは、テーブルの表面に平行に照らすが、テーブルから数インチ上にあるレーザーポインターを使用することです。ロボットはフォトレジスターを使用して、レーザーを通過するタイミングを検出し、これにより、いつ回転するかを知ることができます。

全体として、角度センサーで強化されたオドメトリーは、おそらくあなたがロボットに説明した方法で、おそらくロボットにとって最善の策だと思います。私はもっ​​と多くのオプションを考えることができるかもしれませんが、私が今見ているのはそれだけです。

気になるだけです-なぜ線を非表示にしたいのですか？なぜかを知ることで、さらに多くの可能性が開けます。

Ankiは、おもちゃの車に光学センサーを使用して、ラインフォロワーを実装しています。光学センサーはIR範囲で敏感です。線が見えないという事実は簡単に説明できます。線はIR範囲で透明な黒色でコーティングされています。パリオゲンブラックL 86又はによるパリオゲンブラックS 84 BASFは、このような色です。線に沿ってバーコードを配置すると、光学センサーから絶対位置情報を取得することもできます。

私はあなたの質問に短い答えを持っています。これは、ROS対応のロボット専用です。これを行うには多くの方法がありますが、これが私が行った方法です。ROSとKuka Youbotを使用しました。それは、ROSを使用する任意のロボットである可能性があります。ロボット工学に取り組むことを計画しているなら、ROSを知ることは非常に役に立ちます。

ROSを使用してから、GMappingを使用して環境をマッピングします。部屋や廊下の例を示し、地図を保存します。次に、RVIZを使用して、マップ内の目標位置を指定します。

さて、あなたはそのことについて何の線も必要としません。おそらく必要になるのは、グローバル座標です。グローバル座標で定義されたフィールドにロボットを配置し、ニュートン物理学の単純なルールを適用できる場合、ロボットはあるポイントから別のポイントに移動できます。現在の位置に基づいて、現在のステアリング角度、希望のステアリング角度、ゴール座標（「ポーズ」とも呼ばれます）がわかります。ロボットに速度を与えると、ロボットは目標座標に向かって動き始めます。すべての反復で、ポーズを再計算し、必要に応じて調整を行います。