Název: Světlo. Kalibrace světelného senzoru. Tematický celek: Světlo. Úkol: 1. Zopakuj si, co je to světlo a jak se šíří. 2. Zjisti, jak pracuje světelný senzor. 3. Navrhni robota pro kalibraci světelného senzoru. 4. Analyzuj získaná data, navrhni jejich využití v úlohách pro řízení robota. Robotické vnímání světa II. /27 1
1. Opakování Světlo elektromagnetické vlnění s vlnovými délkami λ = (380 nm - 780 nm) způsobuje v oku fyziologický vjem vidění studiem světla se zabývá optika světlo se šíří v optickém prostředí, to může být: průhledné propouští světlo bez zeslabení neprůhledné světlo nepropouští, odráží nebo pohlcuje průsvitné světlo sice propouští, ale rozptyluje všemi směry ve stejnorodém prostředí se světlo šíří přímočaře rychlost světla ve vakuu je univerzální konstantou platí: c = 299 792 458 m.s -1, zaokrouhleně c = 3.10 8 m.s -1 Robotické vnímání světa II. /27 2
2. Světelný senzor (light senzor) o světelném senzoru byla zmínka již v materiálu rvs_ii_1 spolu s ultrazvukovým senzorem umožňuje robotovi vidět zatímco ultrazvukový senzor má pracovní rozsah asi 20 cm až 2 m s přesností 3 cm, světelný senzor funguje na kratší vzdálenost asi 1-2 cm, umožňuje tedy pohyb robota řídit daleko přesněji (např. při vyhýbání se překážkám, hledání předmětů atd.) na rozdíl od např. senzoru teploty nevrací konkrétní hodnotu fyzikální veličiny, srovnává intenzitu dopadajícího světla s vlastním nastavením a vrací poměrnou hodnotu v rozsahu 0 100 blok Light senzor najdeme zde: pracuje ve dvou režimech: pasivní režim měří intenzitu světla a porovnává ji s vlastním nastavením Robotické vnímání světa II. /27 3
aktivní režim v tomto režimu senzor rozsvítí červenou diodu, pomocí odraženého světla může senzor rozeznávat barvy, hledat překážky atd. provoz senzoru v aktivním režimu má velký praktický význam, kdy např. v automatizovaných továrních halách se nákladní vozíky orientují pomocí barevných čar na zemi problém je, že zobrazované hodnoty se můžou i značně lišit v závislosti na vnějších světelných podmínkách, proto je nutné u praktických úloh a konstrukcí provádět ruční nebo automatickou kalibraci světelného senzoru Robotické vnímání světa II. /27 4
3. Kalibrace světelného senzoru a) uspořádáme pokus dle snímku: připojíme k PC NXT kostku se světelným senzorem v aktivním režimu, odečítáme údaje ze senzoru pro různé vzdálenosti, barvy předmětu i úrovně osvětlení data odečítáme přímo během měření v konfiguračním panelu senzoru (viz. další snímek) Robotické vnímání světa II. /27 5
b) program pro měření je velice jednoduchý: c) měření provádíme I) pro různé úrovně osvětlení (přirozené světlo jasné osvětlení, přirozené světlo pod mrakem, umělé osvětlení); pro každou úroveň osvětlení nejprve zaznamenáme senzorem v pasivním režimu hladinu světla II) pro různé úrovně barvy (zelená, červená, modrá) III) pro různé úrovně vzdálenosti senzoru a předmětu (2 cm, 5 cm, 10 cm) Robotické vnímání světa II. /27 6
d) získaná data vyneseme do tabulky: Robotické vnímání světa II. /27 7
4. Analýza získaných dat a) ze získaných dat vyplývá, že senzor nejlépe pracuje při umělém osvětlení, kdy naměří téměř stejné hodnoty světla pro všechny tři zkoumané vzdálenosti b) naopak při měření na přirozeném světle jsou značné rozdíly mezi největší a nejmenší vzdáleností c) při použití robota na přirozeném světle má smysl rozeznávat barvy jen při vzdálenosti senzoru do 2 cm od povrchu předmětu, při větších vzdálenostech se rozdíly mezi jednotlivými barvami prakticky stírají d) i při použití robota při umělém osvětlení je rozdíl mezi modrou a zelenou minimální, pokud by měl robot za úkol orientovat se podle čar na zemi, je optimální volit barvy s velkým kontrastem (ovšem i vůči barvě podlahy) e) v barevném spektru jsou modrá a zelená barva blízko sebe, proto má senzor problém odlišit světlo odražené od modrého nebo zeleného předmětu Robotické vnímání světa II. /27 8