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Última actualización del proyecto: prueba final

#Vimeo #autonomousvehicles #visionsystems

Penúltima semana

Durante la penúltima semana finalmente se logró el objetivo de asegurar que la lancha fuese capaz de reconocer y recolectar un objeto (una esfera roja) de forma autónoma.

Durante esta semana se trabajó en la programación para el sistema de visión. En el video se muestra como los motores reaccionan cuando la bola de color rojo está encudrada y dejan de accionarse cuando sale del encuadre. La semana próxima se probará en el agua para evaluar su desempeño recolectando pelotas rojas.

Prueba de visión

Circuito de prueba con transistores

Semana 12

Durante esta semana completamos el armado de las redes, uniendo los costales con sus armazones de madera. Probamos el circuito con transistores para el control de trayectoria (procesado por la raspberry) a partir de la señal de visión. Finalmente, hicimos pruebas con el sistema de visión. Estas pruebas consistieron en detectar un objeto rojo con la cámara de la raspberry y a partir de las coordenadas se energizaban los motores correspondientes simulando el movimiento necesario para poder alcanzarla. Para la siguiente semana haremos pruebas en el medio con la lancha para evaluar su desempeño.

Finalmente se modificó la alimentación de la lancha, usando baterías de 9V tanto para el control como para la lancha. Las baterías son recargables y han sido recicladas de otros proyectos. Les compartimos un poco de la potencia de la lancha.

Onceava semana

Esta semana se lograron grandes avances. Primeramente se completó la correcta instalación de OpenCV en la Raspberry y consecuentemente se le cargó y probó un programa básico de detección de objetos.

Autor del programa: Adrian Rosebrock

Link de instalación de OpenCV aquí.

Adicionalmente, se probaron las señales que emite el control de la lancha al realizar algún movimiento (Adelante, atrás, adelante-derecha, etc.), esto para tener un reconocimiento de las señales generadas que se le deben mandar a la lancha para moverse.

(Señal Adelante-Izquierda)

Décima semana

Esta semana hubo un contratiempo, contrario a lo que habíamos creído, OpenCV no se había instalado correctamente, por lo que esta semana intentamos en múltiples ocasiones (nos encontramos con distintos errores con cada una de las guías que fueron consultadas). Debido al tiempo que tardaba en cada intento para realizar la compilación (alrededor de 2 horas por cada intento) y considerando que tuvimos semana de exámenes, no nos fue posible cumplir el objetivo que teníamos esta semana de tener un programa simple de detección de objetos.

Asimismo se continuó trabajando en los componentes mecánicos necesarios para el montaje del armazón de la lancha:

Novena semana

Tras recibir nuestra Raspberry Pi, comenzamos a familiarizarnos con ella, se realizó la instalación de Raspbian y de OpenCV, con lo cual procuramos tener, para la siguiente semana, un demo funcional de visión en el que se pueda identificar un objeto en movimiento y poder darle seguimiento.

Asimismo, también se continuó el trabajo en el ensamble del marco del barco

Octava semana

El avance de la octava semana consistió en el inicio de la elaboración del marco de la lancha sobre el cual se colocarán las redes para que la lancha pueda recolectar los desechos.

Durante la séptima semana se desarrolló en MATLAB un programa que simula el comportamiento de un robot Roomba pero con un algoritmo ligeramente más inteligente para evitar colisiones y determinar la trayectoria a seguir. De forma resumida, el robot tiene una distancia predeterminada que detecta como peligro de colisión, en ese instante determina la dirección de giro más adecuada para continuar su trayectoria en base a la cercanía de paredes u objetos que detecta a la izquierda o a la derecha (procurando girar de forma que encuentre el camino con el menor número de obstáculos, según le permitan determinar los sensores). Mientras todo esto ocurre, el robot va realizando un mapeo del ambiente que recorre, el cual se muestra en la ventana superior derecha.

Sexta semana- Reportes

Durante esta semana nos enfocamos en la elaboración de los reportes “Propuesta y Análisis del Prototipo” y “Diseño del Prototipo”. Para la propuesta y análisis del prototipo se describió el problema, se definieron los objetivos, se relató sobre nuestro proceso de selección de ideas para los mecanismos y finalmente se establecieron tiempos y líderes por área.

Para el diseño del prototipo, a grandes rasgos, se hicieron menciones más técnicas sobre el sistema. Se mencionaron las ideas para el diseño y se justificaron dichas ideas, se mencionaron los componentes necesarios para desarrollar el prototipo y se mostró una simulación para introducir nuestros siguientes avances, los cuales serán en las áreas de control, visión, electrónica, mecánica e inteligencia para la planeación de ruta.

Además, como equipo, hemos replanteado y añadido horas de trabajo para comenzar a realizar los sistemas independientes por área, ya que sabemos que se requerirán bastantes pruebas (y con esto, días) para lograr de forma satisfactoria que el prototipo cumpla con los objetivos requeridos.

Para finalizar esta semana, recibimos la retroalimentación sobre nuestros documentos, los cuales corregiremos para tener mayor claridad en el desarrollo de nuestro prototipo y para facilitarnos las entregas escritas posteriores.

Sexta semana - visión (acercamiento)

Durante esta semana se realizó un pequeño programa utilizando el la herramienta “Vision Toolbox” de Matlab. Se buscaba poder identificar y contabilizar objetos de una imagen sencilla. Para ello se aplicaron distintos filtros buscando eliminar el fondo, de modo que el software pudiera distinguir los objetos utilizando distintos algoritmos. A continuación se muestran (en orden) la imagen original, la imagen con umbral y la imagen final en la que se realiza la contabilización de los objetos, así como el resultado del cálculo realizado por el algoritmo:

Quinta semana

En los avances de esta semana comenzamos a realizar el reporte de diseño del prototipo, en el cual se incluye, entre otras cosas, el modelo CAD de la primera implementación física que se buscará realizar del mecanismo de recolección:

Es importante mencionar que las medidas mostradas en la imagen previa sólo son de referencia y están sujetas a cambio en caso de que afecten negativamente el desempeño esperado (afecten la flotabilidad, o desplacen el centro de masa de forma que provoque que la lancha se vuelque hacia atrás, etc.)

Asimismo, se realizó la compra de la lancha para poder comenzar a trabajar en su reacondicionamiento para la tarea que se espera que desempeñe. Nuestra idea hasta el momento para poder facilitar dicho proceso de automatización, consistirá en modificar y reacondicionar el control remoto de la lancha, de manera que sea este el que reciba la señal de control desde una computadora que sea la que defina la trayectoria deseada, para que a su vez el control envie la señal por radiofrecuencia a la lancha para que esta pueda tener el movimiento deseado. El modelo de la lancha que adquirimos se muestra a continuación:

Cuarta semana

Durante esta semana se realizó un reporte de la fase de análisis y justificación del problema que se quiere resolver, tomando en cuenta distintas fuentes y referencias. Asimismo se enumeran nuevamente las propuestas de implementación que ha habido en las últimas semanas.El link del documento es el siguiente: https://goo.gl/emkwVG

Asimismo se definió el plan de trabajo durante el resto del semestre para poder comenzar lo más pronto posible con la fase de implementación del proyecto. El link del plan de trabajo es el siguiente: https://goo.gl/2rsQbk

Tercera semana

Nuevas ideas/conceptos

Se reconsideró el sistema de posicionamiento de la lancha, de forma que pudiera funcionar de forma similar a un “Roomba”, el cual es un robot que realiza limpieza de suelos en interiores. Para ello se realizará un análisis del mecanismo de control de estos dispositivos. Se consideró el uso de sensores infrarrojos difusos o por medio de sensores ultrasónicos, de forma que la lancha pudiera detectar los bordes del cuerpo de agua o de la piscina en donde se encontrara con la finalidad de evitar colisiones, considerando la dificultad para el control de su dirección que podría enfrentar particularmente un vehículo acuático.

Definición tentativa de sub-tareas

Se realizó la identificación de las tareas que se tienen que realizar a lo largo del proyecto:

- Definir y adquirir el micro-controlador que realizará las labores de control. - Familiarización con el lenguaje de programación Python (u otro en caso de ser necesario). - Definir y comprar el modelo de la lancha basado en las tareas que se espera que desempeñe. - Diseñar y construir el sistema de recolección (atarraya) que se acoplará a la lancha. - Investigar y determinar el protocolo de comunicación más adecuado para las comunicaciones (por el momento el mejor candidato es por medio de wi-fi). - Definir el enfoque de la inteligencia de la lancha (el tipo de algoritmo que se utilizará para definir el recorrido de la lancha). - Realizar la definición del tipo de sensores que se utilizará según el tipo de inteligencia que poseerá la lancha (por medio de visión o de forma similar al Roomba). - Realizar las modificaciones electrónicas necesarias a la lancha (p.e. acondicionamiento de señales) para que pueda ser controlado de manera autónoma. - Realizar la programación correspondiente para la identificación de residuos o el mapeo del ambiente. - Incorporar todos los sistemas mecánicos y eléctricos del dispositivo. - Realizar pruebas. - Realizar ajustes y modificaciones en caso de ser necesario.

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