11、无缆微机器人跟踪与四足轮式机器人MELEW - 3的研究

无缆微机器人跟踪与四足轮式机器人MELEW - 3的研究

1. 无缆微机器人跟踪

1.1 传感器板校准

为便于光学跟踪，传感器板需固定在一个预先制作好且已知地标位置的模型上，利用最小二乘法配准方法进行校准。反光标记可与模型的地标点一起使用，以跟踪传感器板在工作空间中的位置和方向。

1.2 数据采集与映射

利用校准后的触控笔工具，可将真实空间中的任何点映射到虚拟空间。将待跟踪的磁铁连接到触控笔工具的刚体上，就能跟踪磁铁在空间中的位置和方向，触控笔尖到微机器人中心的z轴偏移量为6mm。在数据采集过程中，利用触控笔尖的方向将此偏移量映射到每个采集的触控笔尖位置。

传感器板能够以5Hz的速率提供霍尔传感器阵列数据，这是由所使用的多路复用芯片的能力决定的。而光学跟踪系统可以以50Hz的频率收集微机器人的位置数据。为了将霍尔传感器阵列数据映射到光学跟踪的微机器人位置数据，需要对霍尔效应阵列数据进行线性插值。

1.3 关系建模与方法比较

通过触控笔工具，从光学跟踪系统手动收集约21000个微机器人位置值，同时收集传感器板跟踪空间中相应的霍尔效应传感器阵列数据。为了找到传感器板读取数据与光学跟踪系统测量的微机器人实际位置之间的关系，测试了几种方法：
- 数据预处理 ：将数据集按0.80和0.20的比例分为训练集和测试集，并将数据映射到0.0到1.0之间的值，以找到更好的拟合效果。
- 线性回归 ：首先使用了带和不带多项式展开的线性回归方法，使用Python的Scikit - learn工具包进行实现。从结果来看