a) Thị trường quan sát của camera; b) Hình ảnh thu đượccủa camera.
Camera này có ưu điểm cho phép quan sát đồng thời toàn không gian 360 quanh robot mà không phải quay liên tục camera. Ta có thể sử dụng camera toàn phương như một phép đo định hướng tuyệt đối và được tổng hợp với các phép đo khác để tạo ra một hệ thống thị giác hoàn chỉnh cho robot. Tuy nhiên cũng giống như các camera thông thường khác, các dữ liệu hình ảnh cũng bị ảnh hưởng nhiều vào điều kiện ánh sáng và môi trường hoạt động. Để camera làm việc tốt ta phải chọn một môi trường thích hợp, ví dụ làm nổi bật (thắp sáng) các cột mốc, cửa,…mà camera cần phát hiện.
- Cảm biến đo xa laser LRF (laser range finder).
Thiết bị đo xa laser LRF của hãng SICK với dải đo từ 0,4 m đến 80 m đã được lắp đặt trong robot. Đây là một thiết bị cho phép xác định nhanh chóng và chính xác khoảng cách và góc lệch từ robot tới vật cản.
Hình 2.8 a) Dải góc quét 180o của LRF; b) Mặt phẳng tia laser với các góc quét β. Cảm biến hoạt động trên nguyên lý đo thời gian từ thời điểm một xung sáng laser hồng ngoại được phát ra từ LRF đến thời điểm thu được xung này khi nó được phản xạ từ vật cản trong môi trường. Một hệ thống đo thời gian cực kỳ chính xác
(a) (b)
trong thiết bị cho tính khoảng cách đến vật khi biết vận tốc của ánh sáng trong môi trường. Bằng việc gắn một gương phản xạ quay trên đường đi của tia sáng, các xung laser này được làm chệch hướng khi gương quay. Gương phản xạ quay với tốc độ 75 vòng/giây tạo nên một dải quét tia laser hình rẻ quạt ở phía trước cảm biến với một trường nhìn 2D là 180 như hình 2.8a. Trong mỗi lần quét như vậy, các xung laser được phát đi chệch hướng với trục x một góc β với độ phân giải 0,25; 0,5 hoặc 1 như mô tả trên hình 2.8b. Lúc này, bộ phận điện tử trong LRF sẽ phát ra một tập số liệu về khoảng cách đến đối tượng và góc quét tương ứng ở lối ra [113]. Người sử dụng phải lập trình để thu thập chính xác tập số liệu cho một chu kỳ quay gương (chu kỳ quét tia laser), là 13,3 ms.
Cũng giống như các cảm biến thương phẩm khác, cần phải phát triển chương trình riêng cho thu thập và xử lý dữ liệu cho LRF 2D. Chương trình thu thập và xử lý dữ liệu từ LRF được chúng tôi phát triển trong môi trường Microsoft Visual C++.
Sau khi nhận lệnh yêu cầu truyền số liệu từ máy tính, LRF sẽ gửi về các khung dữ liệu đo tương ứng với mỗi mặt quét ngang. Định dạng dữ liệu khung gồm 7 byte tiêu đề, 2N byte số liệu với 2 byte cho một điểm đo và cuối cùng là 2 byte mã phát hiện lỗi CRC.
7 byte tiêu đề 2N byte số liệu 2 byte mã CRC
Để định vị chính xác khối số liệu đo, chương trình cần phát hiện được 7 byte tiêu đề trong mỗi khung truyền liên tiếp. Muốn vậy, bộ đệm nhớ bên PC phải đủ rộng để chứa được hơn 2 lần số byte trong một khung truyền. Thí dụ, với chế độ dải quét ngang 100, độ phân giải góc 0,25; sẽ có 400 điểm đo ứng với 800 byte số liệu cộng với 7 byte tiêu đề và 2 byte CRC, thì bộ đệm có thể chọn cỡ từ 1.700 đến 2.000 byte. Kích thước này cũng không nên lớn quá vì làm chậm lại quá trình truyền dữ liệu. Lưu đồ của chương trình thu thập và xử lý dữ liệu được chỉ ra trên hình 2.9.