5. Experimentos realizados

Aplicación para el control de un robot
móvil utilizando un sensor inercial
5. Experimentos realizados.
En este apartado se explicará un experimento llevado a cabo. Este experimento tiene
como objetivo la comparación de la odometria frente a las orientaciones que nos
proporciona el MT9.
En la figura 5.1 se nos muestra escenario donde se llevó a cabo el experimento.
figura 5.1. Entorno del experimento.
Este experimento consistió en hacer que el robot realizase una trayectoria determinada
que consistía en dos tramos rectos de dos metros y cuatro giros de hacia la izquierda con
ángulos aleatorios. Con el MT9 iríamos recogiendo los datos. Una vez conseguidos
estos datos, deshinchamos una rueda con el objetivo de observar el resultado que
conseguíamos con la odometria y con la orientación proporcionada por el MT9. El
hecho de deshinchar una fue porque a priori sabíamos que la odometria fallaría en este
caso y queríamos observar el efecto del MT9.
En primer lugar, realizamos el experimento para el caso que la rueda del robot estuviera
hinchada: Mediante un programa, podemos visualizar la trayectoria que ha seguido
mediante los datos de odometria. A través de los datos de los ultrasonidos podemos
visualizar de forma aproximada el entorno. Esto se puede ver en la figura 5.2.
figura 5.2. Simulación de la trayectoria seguida por el robot.
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Cabe decir que el triángulo azul que se ve en la figura5.2 se corresponde con el robot,
mientras que las líneas en rojo muestran la trayectoria que se ha estimad mediante la
odometria. Vemos como a través de las lecturas de los ultrasonidos (puntos verdes) se
nos reproduce el entorno de una manera aproximada. Podemos ver como hay tres zonas
rectas las cuales se corresponden con los tablones y la caja de madera que se observan
en la figura 5.1
Todas las lecturas de los ultrasonidos que aparecen como puntos sueltos por delante de
los obstáculos corresponden a personas que había dentro de la sala durante el momento
del experimento.
Una vez vista la trayectoria seguida por el robot, vamos a comparar los datos obtenidos
por la odometria frente a los recaptados por el MT9.
figura 5.3. Orientaciones obtenidas mediante odometría.
figura 5.4. Orientaciones obtenidas mediante el MT9.
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En las figuras 5.3 y 5.4 podemos observar las orientaciones obtenidas mediante
odometria y orientación a través del MT9 respectivamente. Cabe notar, que en los
tramos del gráfico en que no varía la orientación son los tramos en que el robot iba en
línea recta, mientras que en los tramos en que la orientación varía son los tramos en que
el robot estaba girando.
Observamos que tanto con la odometria como con la orientación proporcionada por el
MT9, los resultados son muy parecidos. La única diferencia es que en dos de los tramos
rectos (el segundo y el cuarto) el MT9 se vio influenciado por los campos magnéticos
externos provocados por los ordenadores que estaban en marcha dentro de la sala. Este
fenómeno se produce más en el segundo tramo recto que en el cuarto, ya que en el
segundo el MT9 estaba mas cercano a los ordenadores. Pero en todo caso y en un lugar
libre de campos magnéticos, el gráfico saldría muy parecido.
Otra diferencia, pero que se debe a la aparición de ruido, sobretodo durante los tramos
rectos. Los campos magnéticos externos, sabemos que provocan fluctuaciones en las
medidas de los magnetómetros de la unidad inercial. Además el hecho de tener el MT9
levantado hace que se éste sufra vibraciones producidas por el movimiento del robot, la
cual cosa puede ser otro de los motivos de las fluctuaciones en las medidas.
Esto no será un problema ya que las medidas pueden ser suavizadas mediante
software. Este suavizado se obtiene haciendo, por cada punto de la gráfica, una media
de un número de puntos anteriores y posteriores a éste, definidos por el usuario. De esta
manera Podremos quitar el ruido existente en la gráfica. Así pues una vez suavizadas las
medidas obtenemos el resultado que se muestra en la figura 5.5.
figura 5.5. Suavizado de la orientación obtenida con el MT9
Una vez hubimos realizado este experimento, deshinchamos la rueda derecha del
Pioneer 3-DX para ver que efecto tendría sobre la odometria y sobre la medida de la
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orientación del MT9. Otra vez, observamos la estimación de la trayectoria por parte del
robot a partir de los datos de odometria tal y como se muestra en la figura 5.6
figura 5.6. Simulación de la trayectoria seguida por el robot
con la rueda derecha deshinchada.
Si observamos la figura 5.6 vemos que la trayectoria seguida es similar a la
anterior y además si observamos la lectura de los ultrasonidos parece que el entorno ha
cambiado. Lo que ha pasado es que la trayectoria que ha seguido el robot no ha sido esta
sino la que se nos muestra en la figura 5.7.
figura 5.7. Trayectoria real que ha seguido el robot..
La figura 5.7 muestra una trayectoria aproximada a la que ha realizado, ya que ha estado
editada por nosotros porque no teníamos ningún mecanismo par reproducir la
trayectoria real del robot.
Realmente, el hecho de llevar la rueda derecha deshinchada ha hecho que el robot se
haya desplazado hacia la derecha sin que él se diera cuenta. Esto refleja una de las
problemáticas de la odometria. Lo que ha pasado ha sido que el robot se creía que
estaba realizando una trayectoria similar a la anterior debido a las lecturas de la
odometria. Vemos que en la parte de la derecha de la figura 5.2 se puede apreciar la
pared de madera que habíamos montado, a diferencia de la figura 5.6 en la que la pared
se aprecia curvada. Esto es debido a que como que el robot estaba acercándose a la
pared, y en realidad pensaba que estaba haciendo una diagonal hacia la izquierda,
entonces interpretaba que lo que pasaba es que había una curva hacia la izquierda.
Las figuras 5.8 y 5.9 representan la orientación a partir de la lectura de la odometria y la
lectura de orientación del MT9 respectivamente.
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figura 5.8. Gráfico de orientaciones proporcionadas por la odometria.
figura 5.9. Gráfico de orientaciones proporcionadas por el MT9.
En este caso, observando las figuras 5.3 y 5.8 correspondientes a los resultados
obtenidos mediante odometria, vemos que los dos gráficos nos muestran el mismo
resultado aunque el recorrido que ha hecho no ha sido el mismo.
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Esto, como ya se ha dicho, es uno de los problemas de la odometria ya que es muy
sensible a las deformaciones del o eventos como el de tener una rueda deshinchada. En
cambio, si observamos el gráfico mostrado en la figura 5.9 que corresponde a las
medidas de orientación proporcionados por el MT9 se ve como por ejemplo en el
primer tramo en lugar de verse una recta, se ve que está inclinada hacia arriba. Esto es
porque el MT9 si que se ha dado cuenta que la trayectoria no era recta, sino que el robot
estaba siguiendo una trayectoria curva hacia la derecha.
figura 5.10. Superposición de las orientaciones en el caso de la rueda deshinchada y la rueda hinchada.
Si superponemos las dos gráficas correspondientes a las orientaciones proporcionadas
por el MT9 (las dos ya han sido suavizadas) cuando leva la rueda hinchada y cuando
está deshinchada, tal y como se muestra en la figura 5.10, se pueden apreciar las
diferencias con más claridad.
Observamos en esta figura, com en los tramos rectos las lecturas del MT9 son mayores
y van aumentando un poco. Esto nos hace apreciar como realmente la trayectoria que ha
seguido no ha sido la mostrada en la figura 5.6 sino que es la mostrada en la figura 5.7.
De nuevo, el hecho de estar en un entorno de abundantes campos magnéticos externos
nos ha ensombrecido los resultados, ya que como se puede observar, las interferencias
magnéticas externas al robot se manifiestan de la misma manera que en la figura 5.5.
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