11th and 12th Week!

Décima Primeira e Décima Segunda Semana :

Criação de um simulador em "tempo real" do robô Fanuc em matlab.

O seguinte vídeo contém os resultados da simulação. A azul os eixos do "end efector" do robô. Está também representado a medição feita pelos sensores da SHARP. A verde o plano chão que os sensores deveriam detetar. Este plano é calculado com base nos métodos anteriormente descritos. Adiante estará presente os resultados de cada método.

Pela observação do vídeo, pode-se concluir que os sensores estão adquirir bem os dados, pelo que o plano chão matem-se razoavelmente horizontal.

Foram ainda conduzidos dois testes. Um teste com o robô parado e outro com ele em movimento.

O objetivo do teste com o robô parado é de obter o erro em relação à horizontal, para depois com esses dados calibrar o sistema.

Os gráficos seguintes apresentam os valores de Pitch e Roll nas condições anteriormente descritas. Bem como a distribuição dos dados em histogramas.

Figura 1: Dados obtidos para os ângulos com sistema horizontal e em repouso.

Verifica-se para ambos os casos que a variação máxima de ângulo é de cerca de +- 0.5 graus.

Os resultados obtidos deste teste foram bastante bons e satisfatórios.

O objetivo do teste com o robô em movimento serve de comparação entre métodos, de modo a obter o método mais aproximado das variações de ângulo real, dado pelo Fanuc.

No entanto apenas vou apresentar a informação de um dos métodos, pelo que os valores obtidos por todos os métodos foi bastante similar.

Os gráficos seguintes apresentam o comportamento do Fanuc e dos sensores. O primeiro num movimento de ascendente e descendente. O segundo com variação de Pitch e depois de Roll.

Figura 2: Comportamento do Fanuc e leitura efetuada pelos sensores.

Como resultado final deste teste obteve-se os gráficos da variação do ângulo de Pitch e de Roll relativamente ao lido no Fanuc.

Figura 3: Resultados obtidos na medição do pitch e do roll. 

Conclui-se assim que todos os métodos são válidos e têm todos eles bons resultados.

No entanto o método mais rápido e mais eficaz com o aumento do número de sensores é o método 3, pelo que este método não precisa de efetuar combinações para obter planos médios.

Por este motivo, este será o método a utilizar daqui em diante.

Todos os ficheiros relativos as medições dos sensores podem ser consultados aqui:  ( download ).

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Eleventh and Twelfth Week :

Creation of a "real time" simulator for Fanuc robot in matlab.

The video contains the simulation results. The blue axes are the axes of robot "end effector". Is also represented the measurement made by the SHARP sensors. The green plane is the ground floor plane that sensors should detect. This plane is calculated based on the methods described in the last post.

By observing the video, we concluded that the sensors data were good and the calculation of the ground level was good too. 

Two tests were also conducted. One test with the robot static and the other dinamic test. 

The purpose of the static test is getting the measuremen error and get the horizontal plane to calibrate the system in the dinamic test. 

The graphs in figure 1 show the values ​​of Pitch and Roll in the static test and the data distribution in histograms.

It appears that in both cases the maximum angle variation is approximately + - 0.5 degrees. 

The results of this test were quite good and satisfactory. 

The purpose of the test with  movement serves to compare methods and obtain the most approximate method of the orientations given by Fanuc. 

However I will only present the information of one of the methods, because the values ​​obtained by all methods were very similar. 

The graphs in figure 2 show the behavior of Fanuc and sensors. First in a movement up and down. The second made variations on Pitch and Roll.

The results of this test are presented in figure 3. The variation of  of pitch and roll are compared with Fanuc data.

We conclude that all methods are valid and all of them have good results. 

However, the faster and more efficient was the third method.

For this reason, this will be the method to use.

All files related to the data processing can be consulted here: (download).

9th and 10th Week!

Nona e Décima Semana :

Chegada do material necessário para a construção das placas de circuitos.

Teste de bancada do material necessário à construção das placas de circuitos.

Como os resultados obtidos com ajuda do robo Fanuc não foram os melhores realizou-se um estudo de métodos de obtenção do ângulo através de planos. Para tal consideraram-se os três metodos seguintes:

- Método que calculava ângulo final com base em combinações pontos prar gerar um plano com três pontos. Ou seja passar por todos os pontos todos os planos de três pontos possíveis. Por fim o valor do ângulo era a média dos ângulos. 

Figura 1: Método 1.

- Método que calcula o ângulo final com base no plano médio obtido pela media dos planos do método anterior.

Figura 2: Método 2.

- Método do "Plan Fit" que se baseia num "fitting" de um plano aos pontos. Recorrendo à matriz pseudo inversa Penrose.

Figura 3: Método 3.

Foi efectuada medições com ajuda do Fanuc obtendo dados para aplicar os métodos acima descritos. No seguinte vídeo está presente a simulação do robo com o eixo origem e o eixo do "end efector". Os resultados obtidos não foram os melhores pelo que o plano obtido deveria ser sempre horizontal, (chão).

Todos os ficheiros relativos as medições dos sensores podem ser consultados aqui:  ( download ).

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Ninth and Tenth Week: 

Arrive of the needed materials to build the circuit boards.

Testing the material needed to build the circuit boards.

The results obtained from Fanuc wasn't the best, so we carried out a study of plan methods to obtaining the best way to get the angle.
To this end we considered the following three methods: 

- Method that calculated the angle with the combinations based on the points, generating a plan with three points. So through all the points, create all possible plans with three points. Finally the angle value was the mean of angles. (Figure 1).

- Method that calculates the final angle based on the median plane obtained by the mean of the plans from last method. (Figure 2).

- Method "Plan Fit" which is based on a "fitting" of the points to a plane. Using the Penrose pseudo inverse matrix. (Figure 3).

Measurements with the help of Fanuc was conducted to getting data to apply the methods described above. In the following video you see a simulation of the robot with the origin axis and the axis of the "end effector". The results obtained weren't the best because the plan should always be horizontal (ground).

All files related to the data processing can be consulted here: (download).

7th and 8th Week!

Sétima e Oitava Semana :

Espera do material necessário para a construção das placas de circuitos.

Com ajuda do robo Fanuc elaborou-se um estudo da fiabilidade dos sensores. Para tal colocou-se o robo a fazer circulos segundo os eixos OZY e com sensor ler altura ao chão desse nesse movimento, seperando obter uma curva do tipo sinusiodal. 

Figura 1

Figura 2

Como se pode constantar nas imagens os valores estão afectados de ruído. Daí decidiu-se fazer um filtro passa baixo nos dados enviados pelo sensor.

Figura 3

Figura 4

Os valores presentes nas imagens são bastantes melhores do que aqueles anteriormente obtidos.

Foi ainda elaborado um teste de interferência entre os sensores. Na imagem seguinte pode-se ver os valores de dois sensores relativamente proximos. Denotar que a partir de 60 cm eles interferem mutuamente.

Figura 5

Foi construido um novo suporte para os quatro sensores de modo a estes estarem mais longe e diminuindo as interferências.

Posteriormente foram calibrados os quatro sensores, e obtidas as suas curvas de calibração.

Por fim, mais uma vez com a ajuda do robo Fanuc, foi elaborado dois testes com variações dos ângulo da extremidade do robo e foram lidos e comparados os resultados lidos dos sensores.

Figura 6

Figura 7

Figura 8

Figura 9

Para melhorar os resultados vai-se alterar as equações para calculo dos ângulos por um "Plan Fit" nos pontos dados e posterior calculo das suas orientações.

Todos os ficheiros relativos as medições dos sensores podem ser consultados aqui:  ( download ).

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Seventh and EighthWeek: 

Waiting for the needed materials to build the circuit boards.

With the help of the Fanuc robot, we elaborated a study of the reliability of the sensors . To do this we put the robot making circles in the OZY axis and reading the height to the floor with the sensor we obtain a movement that represent curve a sinusoidal. (Figure 1 and 2).

As you can see the results were disturbed by noise. So we implant a low pass filter to improve the accuracy of the results.(Figure 3 and 4).

The values with the filter are better than those previously obtained.

We also prepared a test to see the interference between sensors. In the following image you can see the relative values ​​of two sensors close to each other. You can see from 60 cm or more the sensors mutually interfere .(Figure 5).

Create a new support for the four sensors. This new configuration put the sensors further and reduce their interference .

So with the new support I calibrated the four sensors, and obtained their calibration curves .

Finally , again with the help of Fanuc robot , two tests were conducted. We variate the angle of the robor end effector and read the sensors angles to compare each other .(Figure 6, 7, 8 and 9).

To improve the results will be changing the equations to calculate the angles for "Plan Fit" and calculate the plan orientation  instead of equations.

All files related to the data processing can be consulted here: (download).

6th Week!

Sexta Semana :

Espera do material necessário para a construção das placas de circuitos.

Aplicação de filtros nas medições do último teste, visto os resultados não serem os melhore.

Elaboração duma placa para ler quatro sensores em conjunto.

Para elaborar um teste mais rigoroso colocou-se a placa com os quatro sensores num robô Fanuc M-6iB.

Aquisição de dados de 1 em 1 cm com o robo.

Tratamento dos dados em Matlab.

Todos os ficheiros relativos as medições dos sensores podem ser consultados aqui:  ( download ).

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Sixth Week: 

Waiting for the needed materials to build the circuit boards.

Drawing up a board to read four sensors along.

In order to develop a more strict test, we put the four sensors board in a robot Fanuc M-6iB.

Acquiring data from sensors 1 on 1 cm with the robot.

Data processing in Matlab.

All files related to the data processing can be consulted here: (download).

5th Week!

Quinta Semana :

Requisição do material necessário para construção das placas de circuitos.

Inicio da calibração dos sensores da SHARP.

Tratamento de dados no Matlab para obtenção da curva de calibração.

Dados relativos à calibração do sensor de 10 em 10 cm : ( download ).

Com os dados obtidos dos sensores podemos concluir que será necessário elaborar o teste de calibração sobre condições mais rigorosas, pelo que os resultados obtidos não foram bons.

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Fifth Week: 

Ordering the necessary material to construct the circuit boards.

Processing in Matlab the data from sensors to obtain the calibration curve.

Data relating to sensor calibration from 10 t0 10 cm : (download).

With the data obtained from sensores, we conclude that will be necessary rebuild another test, more precise and more robust, to calibrate the sensores, because the  data wasn't good.

4th Week!

Quarta Semana :

Listagem de componentes necessários para a unidade de medição local.

Aprendizagem da ferramenta EAGLE.

Elaboração duma placa de circuitos impressos para a unidade de medição local.

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Fourth Week: 

List of components required for local measurement unit. 

Learning how to work with EAGLE tool.

Drawing up a printed circuit board for the local measurement unit.

3rd Week!

Terceira Semana :

Finalização do workshop em C++ e ROS.

Início do estudo conceptual das unidades de medição a desenvolver nas proximas semanas.

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Third Week : 

Finalization of workshop on C++ and ROS.

Beginning the conceptual study of the measuring units to be developed to the next weeks.