viernes, 18 de febrero de 2011

Calibración del sensor de ultrasonidos

Volvemos de nuevo con Toppyto en esta ocasión al apartado que nos vamos a referir es el apartado más puramente matemático, se trataba de usar el sensor de ultrasonidos como ya lo teníamos montado del apartado anterior simplemente tuvimos que introducir un programita sencillo para que nos mostrara en todo momento la distancia que había de Toppyto a cierto objeto.



Y nos llevamos una grata sorpresa y es que el sensor de ultrasonido de Toppyto es bastante exacto por no decir casi perfecto, ¿cómo nos dimos cuenta de esto?
Pues bien pusimos a Toppyto frente a una pared y ayudados de un metro fuimos viendo con las medidas reales del metro la que nos indicaba Toppyto en su pantalla.
Resultó curioso porque Toppyto media en todo momento exactamente lo que era excepto cuando en el metro indicaba 222 - 223 cm que Toppyto no encontraba esa distancia y nos indicaba que estaba a 255 cm. Algo parecido ocurria cuando estaba Toppyto situado a menos de 19-20 cm que la distancia que nos indicaba no era la correcta.

Que sacamos entonces de conclusión de esto:

    - Menos de 20-21 cm mide mal 

    - Más de 222-223 cm se pierde y marca 255 cm

A continuación situamos a Toppyto a 40 cm de la pared y empezamos a hacer giros de 10º en 10º para ver cuando Toppyto dejaba de darnos la distancia correcta, el resultado que nos deparó esto fue que a 45º Toppyto marcó 45 cm en su pantalla y con mayor cantidad de grados Toppyto no mostraba correctamente la distancia que requeria. Por lo que el máximo grado para que los valores fueran correctos era 45º.






A continuacíon muestro la tabla que nos generó Toppyto tras hacer varias mediciones y ver si nos marcaba el valor correcto por pantalla:

            DISTANCIA REAL (con el metro)                  DISTANCIA TOPPYTO (por pantalla)

                                20 cm                                                             22 cm
                                30 cm                                                             30 cm
                                40 cm                                                             40 cm
                                50 cm                                                             50 cm
                                60 cm                                                             60 cm
                                70 cm                                                             70 cm
                                80 cm                                                             80 cm
                                90 cm                                                             90 cm
                               100 cm                                                           100 cm
                               110 cm                                                           111 cm
                               120 cm                                                           120 cm


Por lo que podemos dedudir que el error es mínimo y el sensor de Toppyto funciona de manera más que correcta.


A continuación vamos a proceder a calcular la incertidumbre tanto en el eje x como en el eje y, para ello colocamos a Toppyto a distintas distancias de la pared (ver tabla anterior), tras hacer los calculos vemos que la incertidumbre en el eje x es practicamente nula ya que para esas medidas siempre da la distancia correcta.
Para ver la incertidumbre en el eje y colocamos a Toppyto en un sitio fijo al suelo y usando el carton de la caja de nuestro robot, lo movemos de tal manera que vemos cual el objeto es percibido por el robot.

                            EJE X                                 EJE Y
                                                           
                             20 cm                               6.5 cm
                             30 cm                                  7 cm
                             40 cm                               7.5 cm
                             50 cm                                  8 cm
                             60 cm                               8.5 cm
                             70 cm                             11.5 cm
                             80 cm                                15 cm
                             90 cm                             22.5 cm
                           100 cm                                29 cm
                           110 cm                             39.5 cm
                           120 cm                                55 cm


Tras llevar a cabo las operaciones que nos aparece en la guía de la práctica para lo cual en algunos casos necesitabamos la media de X, nos resultó lo siguiente:

 - Para nuestra primera operación que resultaba de restar nuestra (Xi - media de X)^2 y así con los datos de nuestras 11 iteraciones nos dió lo siguiente: 0.5454
 - Para nuestra segunda operación que resultaba de (Xi - media de X)*(Yi - media de Y) todo esto con nuestras 11 iteraciones nos dió lo siguiente: 4.7727
- Para nuestra tercera operación que resultaba de (Yi - media de Y)* (Xi - media de X) todo esto con nuestras 11 iteraciones nos dió lo siguiente: 4.7727
 - Para nuestra cuarta operación que resultaba de restar nuestra (Yi - media de Y)^2 y así con los datos de nuestras 11 iteraciones nos dió lo siguiente: 597.59

EN RESUMEN:
(  0.4545                 4.7727  )    
(  4.7727                   597.59 )      

Esta sería nuestra matriz general, si nos pusieramos a particularizar en cada caso tendríamos 11 matrices distintas:
1ª Matriz (20cm):

             (4      13)
             (13   42.5)

2ª Matriz (30cm):

             (0      0)
             (0     49)

3ª Matriz (40cm):

             (0      0)
             (0    56.25)

4ª Matriz (50cm):

             (0     0)
             (0    64)

5ª Matriz (60cm):

             (0      0)
             (0    72.25)

6ª Matriz (70cm):

             (0      0)
             (0   132.25)

7ª Matriz (80cm):

             (0     0)
             (0   225)

8ª Matriz (90cm):

             (0      0)
             (0   506.25)

9ª Matriz (100cm):

             (0    0)
             (0   841)

10ª Matriz (110cm):

             (1               39.5)
             (39.5        1560.25)

11ª Matriz (120cm):

             (0        0)
             (0     3025)













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