| dc.description.abstract | Målet med denne masteroppgaven var å utvikle en metode for deteksjon og kollisjonsunngåelse av hindringer som f.eks. lave åpninger, hull eller små gjenstander på gulvet. En robot basert på nRF52840 DK ble nylig ferdigstilt, og ble tilgjengeliggjort for arbeidet med oppgaven. I starten av arbeidet ble tidligere utviklet funksjonalitet for utforskning og kartlegging av ukjente områder tilpasset og lastet opp på roboten. En innledende test ble gjennomført for å verifisere robotens funksjonalitet. Testen viste at det forekommer tilfeller av støy og forvrengninger i det rekonstruerte kartet, men at roboten hovedsakelig oppfører seg som forventet.
For å muliggjøre deteksjon av hindringer ble en teknisk sensorløsning utviklet. En avstandssensor som benytter infrarød stråling, Sharp GP2Y0A41SK0F, ble valgt på grunn av lavt strømforbruk, passende måleområde og liten størrelse. I tillegg ble en sensor rigg 3D-printet, slik at seks sensorer kunne festes til roboten. Sensorløsningen har opplevd flere avvik i løpet av oppgavearbeidet. Mer spesifikt inkluderer dette forstyrrelser mellom sensorer, og forekomster av støy når det er gjenstander rett utenfor siktelinjen til sensoren.
Ved bruk av måledata fra sensorløsningen kunne en metode for deteksjon av hindringer bli utviklet. Metoden er enkel å bruke, siden det er få konfigurasjonsparametere. I noen tilfeller forekommer det falske positive deteksjoner, men dette er hovedsakelig på grunn av avvik i sensorløsningen. Når en hindring blir oppdaget, igangsettes en metode for kollisjonsunngåelse slik at roboten ikke kolliderer. Hindringer blir også lagt til kartet slik at de tas hensyn til i fremtidige planleggingsiterasjoner.
Siden nRF52840 DK mangler ADC-er for å lese av målinger fra sensorløsningen, ble en ekstern maskinvaremodul utviklet. Standardfunksjonaliteten til modulen er som en ekstern ADC, men det tilbys også annen funksjonalitet slik som å skru av og på strømforsyningen til sensorene og grunnleggende deteksjon av hindringer. En anvendelse som benyttes er at strømforsyningen til sensorene blir slått av og på i et alternerende mønster. Dette løste problemet med forstyrrelser mellom sensorene.
I den avsluttende testen demonstrerte roboten evnen til å utforske og kartlegge et ukjent område hvor alle tre typer hindringer var til stede. Dermed kan det konkluderes med at målet med oppgaven, slik som det ble presentert i problembeskrivelsen, er oppnådd. Det er likevel noen mindre avvik som er uløste, noe som inkluderer støy og forvrengninger i kartleggingen, samt tilfeller av falske positive deteksjoner. | |
| dc.description.abstract | The objective of this master’s thesis was to develop a method for detection and avoidance of obstacles s.a. small items on the ground, holes, and low passageways. A newly constructed embedded robot based on the nRF52840 DK was made available at the start of the project. Early on, previous functionality for exploration and mapping of an unknown environment was adapted onto the robot. Initial performance tests were conducted, which verified the robot’s baseline functionality. The test revealed that while the robot mostly worked as expected, the reconstructed map did have cases of noise and distortion.
To make detection of the obstacles possible, a technical sensor solution was developed. Due to factors s.a. low power consumption, suitable measuring range, and small size, the Sharp GP2Y0A41SK0F IR range sensors were selected. Furthermore, a sensor rig was 3D printed s.t. six IR sensors could be mounted to robot. The sensor solution has experienced several discrepancies throughout the work, s.a. the sensors disturbing one another, and noise caused by items right outside the laser line of sight.
Based on available samples from the sensor solution, an obstacle detection method was developed. The method is easy to use, as there are few configuration parameters. False positive detections may sometimes occur, but this is due to discrepancies in the sensor solution, not the method itself. An obstacle avoidance method, which is initiated once an obstacle is detected, ensures that the robot does not collide. The obstacles are also added to the map, s.t. they are considered in subsequent planning iterations.
As the nRF52840 DK lacked ADCs for interfacing with the sensor solution, an external hardware module was developed. The module works as an external ADC by default, but also offers functionality s.a. switching of the sensor power supply and basic obstacle detection. An application of power supply switching, where an alternating switching pattern is utilized, completely solved the issue with sensors disturbing one another.
In the final performance test, the robot demonstrated the capability to explore and map an unknown environment containing all three types of obstacles mentioned in the thesis objective. In conclusion, the objective of the thesis, as stated in the problem description, is fulfilled. However, there are still some minor discrepancies present, s.a. poor mapping and cases of false positive detections. | |
