*物体情報の取得とデータ処理 [#d815c7cd]
サンプルプログラムをダウンロード・コンパイル・実行してください.

このプログラムでは,一つの物体の位置へアームを移動させ,物体を把持し,その重量を計測します.

物体の見た目の情報(位置,色,半径)は天井の視覚センサ(カメラ)で,物体の重量はグリッパの力覚センサで計測できると仮定します.

ただし,簡単化のため,カメラ画像処理は省いており,物体番号を渡すとその位置,色,または,半径を返す関数が用意されています.

まずは,その物体情報を格納するObject構造体を定義しましょう.
 typedef struct{
      int index;
      Position position;
      ColorRGB color;
      double radius;
      double weight;
 } Object;
indexは物体の番号を表すものとします.

get_object_position関数を用いて,1番目の物体の位置情報を取得できます.
 Position temp;
 temp = get_object_position(0);
ここで,関数の引数0は1番目の物体を意味します.

同様にして,色,半径,重量は以下で取得できます.
 object.color = get_object_color_rgb(0);
 object.radius = get_object_radius(0);
 object.weight = get_object_weight(0);

ただし,これらのセンサ値にはノイズが含まれています.

例えば,誤差の大きな位置をアームの目標位置としてしまうと,その後の把持動作に失敗してしまいます.

このノイズを除去するために,MEASUREMENT_STEP回センサ値を取得して,データを平均化しています.

まず,位置を初期化します.
 object.position.x = 0;

ループ中で,MEASUREMENT_STEP回,センサデータを加算します.
 object.position.x += temp.x

そして,MEASUREMENT_STEP + 1回目のループで,それを計測回で除算することで,比較的正確な平均値を得ます.
 object.position.x /=  MEASUREMENT_STEP;

y軸方向も同様です.

*把持動作と重量情報の取得 [#m423d4e9]
MEASUREMENT_STEP + 2回目以降のループでは,取得した位置情報を元に,その物体の重量を計測します.

この処理は煩雑になるため,また,後で繰り返し使えるように,
 approach_and_weight(object.position, get_arm_state(), get_gripper_state());
に関数化しています.

この関数には,アームとグリッパの状態も渡しています.

まず,アームが動いているときに指令を与えてもアームの動作の邪魔になるだけなので,
 if(arm_state != ARM_STATE_STOP) return;
の条件をつけて,以降の処理をアームが止まっているときに限ります.

次に,この関数ではアームは移動,把持,重量測定と解放の三つの動作をする必要があるので,その三つの場合に分けます.

現在,どの処理段階にあるのかはtask_stateに書いておきます.

はじめ,
 TaskState task_state = APPROACH;
であるので,
 set_command_move_arm_to(object.position);
で,物体位置までアームを移動させます.

そして,PICKUPでは,
 set_command_pick_up_object();
で物体を把持します.

最後に,RELEASEでは重量を測定して,と行きたいところですが,上記の把持動作は失敗することがあります.

グリッパの状態を確認して,物体を把持していなければ,再試行します.
 if(gripper_state == GRIPPER_STATE_EMPTY){
      task_state = PICKUP;
 }

把持していれば,重量を測定して,物体を離します.
 if(gripper_state == GRIPPER_STATE_HOLDING){
      weight = get_hold_object_weight();
      set_command_release_object();
      task_state = STOP;
      return(weight);
 }

STOPの処理には何も書いてありませんので,ロボットは停止します.

*練習 [#kc380b0f]
5個すべての物体の重量を計測・表示するプログラムを作成してください.

ただし,重量のセンサ値はガウスノイズを含んでいるので,ノイズ除去をしてください.

**ヒント [#w391efea]
approach_and_weight関数が重量を返したときに,次の物体の処理へ進めましょう.

*課題 [#wace50e8]
N個すべての物体の位置・重量・色・半径をファイル出力するプログラムを作成してください.

各センサ値はガウスノイズを含んでいるので,ノイズ除去後の値をtxtファイルやcsvファイルなどに書き出してください.

物体数Nはプログラム実行後にキーボード入力します.

適宜コメントを入れたり,関数化したりして,他人にもわかりやすいプログラムになるように心がけてください.全くコメントのないものは減点します.

他人のプログラムを写したことが判明した場合は,両者とも0点になります.課題内容に対応していないプログラムにも点をつけません.

**発展課題1 [#oa9e0c6d]
上記の課題中のアームの軌道をグラフ化してください.

アームの位置の取得には,関数
 get_arm_position()
を用います.

グラフ描画ツールには例えば,gnuplot,R,python,Microsoft Excel,OpenOffice Calcがあります.

**発展課題2 [#c35f472d]
最短で移動を終了させるためにはどのようにすればよいか考え,可能ならばプログラムを作成してください.

この課題はセールスマン巡回問題と関連し,難問ですので,後回しでもよいです.

** 提出物 [#k17aaedc]
提出物一式を入れるフォルダの名前は学生番号にしてください.
- プログラムファイル
- 出力した物体情報ファイル
- アーム軌道の図(発展課題1)
- 高速化のアイデアを書いたテキスト(発展課題2)

** 提出日 [#lc267e66]
次回の授業中に,提出プログラムが正しく実行できていることをTAが直接確認します.

その授業日24:00までにCLEで提出物を提出してください.

- 1・2組:1/20
- 3・4組:1/16


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