Описание системы позиционирования

Так как робот-агент уже имел в своей конструкции Xbee модуль для передачи сообщений друг другу, было решено использовать его и для приема информации, поступающей с камеры.

Примерная схема такой системы представлена на Рис. 21:

Рис. 21.Схема системы позиционирования

.

Как видно из рисунка, агенты получают информацию от сервера с помощью XBee. Принцип работы такой системы заключается в том, что над полем вывешивается камера которая идентифицирует роботов по цветовым маркерам, а на робота-агента ставится один или два дальномера, так как необходимо точно выходить на цель. Сервер обрабатывает изображение с камеры, которая передает обработанные данные по Xbee роботам-клиентам. Конечное решение принимается персонально каждым агентом.

Общий алгоритм работы системы представлен на Рис. 22:

Рис. 22.Общий алгоритм работы системы позиционирования

Так как качество распознавания цвета сильно зависит от освещенности помещения, где расположена камера, программа сначала производит настройку на красный, зеленый и синий цвета с помощью оператора.

Этап настройки можно пропустить, тогда коэффициенты HSV для каждого из трех цветов будут выбраны автоматически.

После того, как коэффициенты подобраны, выполняется функция масштабирования. Результатом ее работы является расчет количества пикселей на один сантиметр по горизонтали и вертикали. Это осуществляется с помощью специального настроечного полигона, размеры которого заранее известны. (Рис. 23)

Рис. 23.Настроечный полигон

Данная процедура происходит однократно перед выполнением основного тела программы.

Затем выполняется тело программы, куда входят следующие этапы обработки изображения:

· Получение кадра.

· Фильтрация.

· Поиск точек, удовлетворяющих значениям коэффициентов HSV для каждого из трех цветов.

· Для каждого найденного красного маркера ищутся три других маркера.

· Вычисляется угол поворота (направление движения) робота с помощью всех 4 маркеров.

• Формируется командная строка, передающаяся каждому роботу (Рис. 24)

Рис. 24.Командная строка

1. Первая позиция – команда робота

2. Вторая позиция – ID робота

3. Третья позиция – координаты робота по Х

4. Четвертая позиция – координаты робота по Y

5. Пятая позиция – направление (1- Север, 2 Северо-Запад,…,8-Северо-Восток)

· Передача строки роботам.

· Вывод данных.

Идентифицирующие маркеры робота делятся на три типа:

· Первый тип красного цвета(1) обозначает то, что в некоторой области вокруг него могут быть маркеры других типов. Кроме того, вместе с другими маркерами, он показывает куда направлены передние дальномеры робота. Этот тип маркера распознается первым.

· Второй тип маркеров(2) может быть либо зеленым, либо синим и кодирует команду, за которую выступает робот. Кроме того, он играет вспомогательную роль для определения местоположения робота.

· Маркеров третьего типа (3 и 4) на роботе два, они также могут быть либо зелеными, либо синими и кодируют самого робота. Играют вспомогательную роль для определения местоположения робота и определения его угла поворота.

Расположение маркеров представлено на Рис. 25:

Рис. 25.Цветовые маркеры

Цвет фона маркеров обуславливается тем, насколько насыщен цвет самих маркеров. В случае низкой насыщенности лучше использовать черный фон, иначе – белый. Кроме того, была попытка сделать маркеры с помощью цветных светодиодов, но статические маркеры (цветная бумага) зарекомендовала себя лучше, так как диоды давали блики. Маркеры имеют размеры 2х2см, площадка на которой они расположены – 10х10 см.

Маркеры расположены таким образом, чтобы их расстояние между центрами маркеров отличалось друг от друга как можно больше. (т.е. расстояние между центрами 1 и 2 маркеров равно 4см, а расстояние между 2 и 3, и 2 и 4 равно 5,7 см).

В ходе испытаний было выявлено, что распознавание и передача происходит успешно.

ВЫВОДЫ

Таким образом, проанализировав подходы к созданию системы позиционирования и ориентации робота в пространстве, была выбрана система глобального позиционирования с помощью камеры и написана программа по распознаванию идентификационных маркеров на роботе, обработки и передачи информации в специальном формате каждому роботу коллектива.