Nekorektní blog Petra Kubáče na Blog.cz

Na zcela jimý příspěvek si necháme to, jak jsem se dostal k mobilním robotům, a co to vůbec mobilní roboti jsou. Prostě budeme předpokládat, že domácí stavění autíček nabitých mikroprocesory. "které se řídí samy" má mějaký hlubší smysl pro lidstvo, nebo aspoň pro mně.

Přesdstavte si úlohu tohoto zadání : Autíčko musí jezdit v parku po cestičkách a nesmí najet na trávník. Kravina? Ani byste nevěřili kolik lidí se soutěží na toto téma zabaví.

Abychom mohli jezdit mimo trávu, musíme vědět kde tráva je a kde tráva není. Zjistit tuto informaci je možno mnoha způsoby a u nás i ve světě zatím vítězí řešení hrubou silou. Vezmete kameru, k ní napojíte počítač nejrychlejší, a nejvíce-jádrový, který se vám do robota vejde a pak už jenom proháníte obraz složitými algoritmy a sledujete jak ten počítač žere baterky rychleji než motory, a vaši asistenti běhají s "olověnkami" k nabíječce a zpět.

Pak je druhá možnost, která je zatím na okraji zájmu robotiků, ale v centru zájmu mého - "Trávoměr". Položme si otázku jak komár najde místo kam bodnout, jak včela najde květy atd. Hmyz mená mnohajádrový procesor, a deset kilo olověných akumulátorů. Má jen velmi jednoduchý mozek o pár neuronech a k tomu perfektní čidla, která většinou vnímají jen to co hmyzáka zajímá. Takže včely vidí květy v ultrafialovém světle, ale nic jiného prakticky nevidí. Kůrovec má fenomenální čich na fermony samičky (nebo pytlík v lapači), ale žádnou jinou molekulu prakticky necítí atd.

Pod vlivem těchto informací jsem se rozhodl - postavím přístroj - Trávoměr , který bude detekovat jednoduchým způsobem kde je tráva a kde je cesta - bude stačit jeden drát - 0 voltů tráva - 5 voltů cesta - a žádně "Quintium" na 20 GHz s 20 GB RAM nebude potřeba.

Možná je to divné, ale trávoměr už stavím druhý rok.

Nejprve bylo nutné zjisiti čím se vlastně tráva liší od zahradní cestičky - což není zase taková legrace, pokud chcete postavit čidlo jednodušší než mozek hmyzu. Tráva je vlhká měkká, zelená chladná atd. Na druhé straně Trávoměr musí být velmi robustní - tedy fungovat za světla i za tmy, za deště i za sucha, musí to být velmi spolehlivé čidlo. To klade na jeho konstrukci a i na jeho fyzikální princip značná omezení - například se nelze spolehnout na barvu trávy, protože ta závisí na osvětlení a na tom jestli je travička svěží po dešti nebo schnoucí v létě. - Beznadějné ?

Přece jenom ne. Podívejte se na snímky dole.

Oba zobrazují stejná křoviska, pravý je v blízké infračervené oblasti, ve spektru, kde pracují dálkové ovladače k televizi. Všimněte si jak jsou křoviny na infračerveném snímku světlé. Vykreslíme li si spektrum světla, které zelené rostliny odrážejí uvidíme křivku jako je tato :

Těsně pod pásmem viditelného světla 800 - 1500 nm (nanometrů) rostliny odrážejí světli jako hrom. Není tedy pravda, že jsou zelené. Rostliny jsou Infračervené !!!

Protože trávoměr musí být nezávislý na vnějším osvětlení - musí měřit stejně dobře ve dne i v noci, ve stínu i na slunci, nemůže využívat pasivního měření - tedy např. snímat odražené sluneční paprsky, ale musí využívat aktivního měření, tedy reagovat pouze na světlo, které vysílá sám.

Každý kdo jste měli baterku v ruce víte, že blízké předměty osvětluje až moc a do dálky už zdaleka tak nesvítí. Navíc trávoměr nebude koukat jenom na zelené rostliny, ale i na hliněné cesty, beton atd. jejich spektrum nebude mít jemom ten nádherný odraz v infračervené (IR) oblasti, ale i odrazy v jiných pásmech. jako například toto spektrum:

Trávoměr se tedy nemůže spoléhat na osvětlení okolí paprskem jedné barvy a snímání jen jediného odrazu.

Nyní po dvou letech bádání je to jasné - trávoměr potřebuje nejméně dvě LED diody
svítící na vlnové délce 635 a 880 nm. Jako referenční a hlavní měřící vlnovou délku. Navíc aby nebyl citlivý na sluneční světlo a jeho změny tak nebude těmito diodami svítit trvale, ale velmi rychle blikat na frekvenci kolem 50kHz (podobně jako dálkové ovladače k televizi) a snímat bude použe odražené paprsky blikající na této frekvenci. Navíc nelze použít již hotová jako integrovaný obvod prodávaná čidla, protože ta nejsou citlivá na viditelné (červené) světlo na vlnové délce 635 nm.

Jak tedy bude trávoměr vypadat - v mé hlavě se již rodí, ale abych svým blogem neunudil zdejší blogerky k smrti o detailech až příště. Děcka mějte se.