Institut für Informatik, Universität Freiburg

Übungsblatt 1 - Odometrieungenauigkeit

Abgabe/Vorführung: ????

Aufgabe 1

Vorüberlegung: Autonome Roboter ermitteln üblicherweise über eine Odometrie  ihrer aktuelle Position. Diese Odometrie besteht aus einem oder mehrerer Räder, die über einen „Inkrementalgeber“ die Drehbewegung des jeweiligen Rades messen können. Damit kann der zurückgelegte Weg eines jeden Rades ermittelt und die aktuelle Position und Orientierung des Roboters geschätzt  werden.  

Der Inkrementalgeber der Motoren eines Pioneer 2 Roboters liefert 500 "Ticks" pro Umdrehung und die Übersetzung von Motor zu dem jeweiligem Rad ist 19.7 : 1 (das bedeutet also, daß für eine Umdrehung des Rades der Motor sich 19.7 mal dreht). Wie groß ist die kleinste mit der Odometrie meßbare Strecke bzw. Drehung bei einem Raddurchmesser von 165,0 mm?

Wodurch entstehen weitere Ungenauigkeiten?

Aufgabe 2

Schreiben Sie eine Saphira-Modul, welches zur Laufzeit als „shared object“ geladen werden kann. Von diesem Modul sollen die folgenden Aktivitäten aufgerufen werden können:

• Gleichmäßige Fahrt in eine Richtung
  • Eingabe: Richtung in Grad und Strecke in mm

• Abfahren eines Kreises
  • Eingabe: Radius und Anzahl abzufahrender Kreise

• Abfahren eines Quadrates
  • Eingabe: Kantenlänge und Anzahl abzufahrender Quadrate

Hinweis: Verwenden Sie dieses Makefile zur Erstellung eines ladbaren Saphira-Moduls.

Aufgabe 3

Bei der Positionsbestimmung mittels der Odometrie treten Abweichungen zwischen der tatsächlichen Position und der berechneten Position auf. Diese Fehler beziehen sich auf die folgenden Größen:

1. Entferung [mm]
2. Drehung [Grad]
3. Drift [Grad]

Bestimmen Sie den Entfernungs-, Dreh-, und Driftfehler eines Pioneer-Roboters. Vergleichen Sie dazu die Positionsschätzung des Roboters (Odometrie-Daten, werden im Saphira-Fenster angezeigt) und die tatsächliche Position des Roboters (diese müssen Sie "von Hand" nachmessen).

Erstellen Sie eine Statistik für jede der angegebenen Fehlerarten, und bestimmen Sie daraus Mittelwert und Standardabweichung. Achten sie darauf, daß genügend Messungen durchgeführt werden um statistisch signifikante Aussagen machen zu können.

Frage: Sind die gemessenen Fehler normalverteilt, bzw. in welchen Fällen sind sie es nicht?  

Hinweis: Mindestens eine Gruppe sollte die Fehler des Pioneer 2 Modells ermitteln. Entscheiden Sie anhand der Ergebnisse, welcher Roboter-Typ  zuverlässiger ist.