Omnidirectional vision sensors based on catadioptric systems with discrete infrared photoreceptors for swarm robotics

要約

この作業では、モバイルロボットアージェントの局所化と航海能力を提供するために、回転対称性のミラー、8つの個別の赤外線フォトダイオード、および単一のLEDで構成されるカタジオプリックシステムに基づいて、群れロボット工学の全方向性視力センサーの2つの設計を製造および研究しました。
フォトダイオードの2つの配置を検討しました。1つは鏡を上に向け、もう1つは鏡に垂直に向かって外側に向けるものです。
どの設計が平面上のより良い視野を提供するか、および2つのエージェント間の距離と方向の検出を提供するために、3つの自由度を持つテストレールを開発し、実験的かつ体系的に距離と方向の機能として別のセンサー（単一の読み取り）から登録された（単一の読み取り）のフォトジオードによって登録された信号を体系的に測定しました。
その後、実験データを処理および分析して、各設計におけるフォトダイオードの平均応答の数学モデルを開発しました。
最後に、モデルを数値的に反転させることにより、2つのデザインを精度の点で比較しました。
私たちの結果は、上向きのフォトダイオードを使用した設計が距離をより良く解決し、もう1つは放射剤の方向をより良く解決し、どちらも全方向性の視野を提供することを示しています。

要約(オリジナル)

In this work, we fabricated and studied two designs for omnidirectional vision sensors for swarm robotics, based on catadioptric systems consisting of a mirror with rotational symmetry, eight discrete infrared photodiodes and a single LED, in order to provide localization and navigation abilities for mobile robotic agents. We considered two arrangements for the photodiodes: one in which they point upward into the mirror, and one in which they point outward, perpendicular to the mirror. To determine which design offers a better field of view on the plane, as well as detection of distance and orientation between two agents, we developed a test rail with three degrees of freedom to experimentally and systematically measure the signal registered by the photodiodes of a given sensor (in a single readout) from the light emitted by another as functions of the distance and orientation. Afterwards, we processed and analyzed the experimental data to develop mathematical models for the mean response of a photodiode in each design. Finally, by numerically inverting the models, we compared the two designs in terms of their accuracy. Our results show that the design with the photodiodes pointing upward resolves better the distance, while the other resolves better the orientation of the emitting agent, both providing an omnidirectional field of view.

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