STEFANO
AL ZANATI
Struttura della presentazione
Realizzazione del robot
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
Componenti per la movimentazione
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Controllo dei componenti
Componenti per la
movimentazione
Sensori
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Localizzazione del robot
Taratura dei sensori
Simulazione per il posizionamento dei sensori
Implementazione sul robot
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
STEFANO
AL ZANATI
PARTE 1
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
Il robot realizzato
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
Componenti
per la movimentazione
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
Componenti per la movimentazione
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
Sensori Infrarossi
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
Sensori a infrarossi Sharp 2Y0A21
Caratteristiche tecniche:
tecnologia a infrarossi per misurazione di distanza;
 valore analogico letto tanto più grande quanto l'oggetto è
vicino;
 range operativo tra i 10cm e gli 80cm;

Assemblaggio:
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
intervalli regolari su tutta la circonferenza del robot;
 cintura rimovibile intorno alla circonferenza del robot, tra i vani
inferiore e superiore.

Collegamenti:
alimentazione a 5V fornita dal modulo di potenza Sabertooth;
 segnale analogico inviato alla scheda Arduino.

LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
STEFANO
AL ZANATI
PARTE 2
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
LOCALIZZAZIONE DEL ROBOT
Descrizione della problematica
utilizzo dei filtri EKF e UKF per la localizzazione;
 correzione del percorso.

STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Operazioni effettuate
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
taratura dei sensori infrarossi;
 simulazioni per il posizionamento dei sensori;
 adattamento dei programmi simulativi alla
movimentazione in laboratorio;
 esperimenti effettuati.

Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
Taratura dei sensori
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
STEFANO
AL ZANATI
Descrizione della problematica
Curva fornita dal produttore
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
Operazioni effettuate
Interpolazione polinomiale mediante polyfit di Matlab
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Lettura dei valori analogici
ogni 5cm su tutto
l'intervallo 10cm-80cm
Sensori
Tabulazione dei valori:
volt-cm
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Calcolo dei coefficienti con
approssimazione al secondo
grado
Implementazione
sul robot
Funzione polyfit di Matlab
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
Operazioni effettuate
La curva ottenuta con la funzione polyfit di Matlab
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
Operazioni effettuate
La curva ottenuta con l'approssimazione tramite
spezzata
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
Simulazioni per il
posizionamento
dei sensori infrarossi
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
COCNLUSIONI
Le cinque stanze e i cinque percorsi simulati
I quattro tipi di posizionamenti dei sensori testati
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
COCNLUSIONI
Disturbi sulle letture

Posizioni iniziali
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT

Rumore sulla dinamica
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori

Rumore sui sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
COCNLUSIONI
STEFANO
AL ZANATI
Indice di prestazione J
∑
J=
xi − x i
2
y i − yi
2
i
Npassi
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
Per ognuno degli Npassi della simulazione, si calcola la distanza al
passo i-esimo tra le coordinate x, y assunte dal robot durante il
percorso (e differenti da quelle assegnate poiché corrotte), e le
coordinate xHat, yHat stimate dal filtro di Kalman.
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
COCNLUSIONI
Grafici dei risultati ottenuti
Le performance dei posizionamenti su tutta la circonferenza del robot (2 e 4) sono
migliori. Tra i due intervalli regolari (2) e irregolari (4), è mediamente migliore il
posizionamento su intervalli regolari.
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
Implementazione sul robot
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
Comunicazione tra Matlab e Arduino
Rotazione del robot
Conversione da angolo da effettuare, calcolato dal programma
Matlab dopo il filtraggio dei dati, a comando giri ruota,
interpretato da Arduino:
 i motori sono comandati nello stesso verso;
 legge di conversione da angolo theta a giri motore lineare.
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
Comunicazione tra Matlab e Arduino
Traslazione del robot
Conversione da spazio da effettuare, calcolato dal programma
Matlab dopo il filtraggio dei dati, a comando giri ruota,
interpretato da Arduino:
 i motori sono comandati in versi opposti;
 legge di conversione da spazio rho a giri motore non lineare.
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
Adattamenti alla movimentazione
Variabili con errore intrinseco
rumore sulle letture degli encoder e dei sensori dovute ad
imprecisioni delle apparecchiature;
 approssimazioni dovute all'interpretazione del valore analogico
letto dai sensori;
 approssimazioni introdotte nella conversione tra angolo-spazio
e giri ruota.

STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Eliminazione del tratto curvilineo
per andare dal punto i al punto j ci si ferma in i, si orienta il
robot verso j e si effettua la traslazione.

Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
L'ambiente utilizzato in laboratorio
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
STEFANO
AL ZANATI
Indice di prestazione J
∑
J=
xi − x i
2
y i − yi
2
i
Npassi
Per ognuno degli Npassi in cui è fermato il robot, si calcola la
distanza al passo i-esimo tra le coordinate x, y assegnate al robot
dall'utente e le coordinate xHat, yHat stimate dal filtro di Kalman.
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
Esperimenti effettuati
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
L'errore di traslazione iniziale
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
Il percorso senza filtro
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
Le 5 prove condotte con i filtri EKF e UKF
La comparazione degli indici J sulle 5 prove condotte con
entrambe le tipologie di filtraggio
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
Le 2 prove condotte con il filtro EKF e UKF
su fogli di carta
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
Le 2 prove condotte con il filtro EKF e UKF
con ostacolo imprevisto
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
STEFANO
AL ZANATI
La comparazione degli indici J sulle 2 prove condotte su
fogli di carta e con ostacolo imprevisto con entrambi i filtri
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Implementazione
sul robot
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI
Conclusioni
Il filtro di Kalman Unscented localizza mediamente meglio
rispetto al meglio rispetto al filtro di Kalman Extended;
la correzione del percorso tramite la stima effettuata è
risultata sempre possibile, con una precisione soddisfacente;
la presenza di fogli di carta ha peggiorato la localizzazione,
ma la correzione del percorso è risultata mediamente soddifacente;
la presenza di un ostacolo non previsto ha provocato una
fallimentare stima della posizione e non è stato possibile effettuare
una correzione del percorso.
STEFANO
AL ZANATI
REALIZZAZIONE E
LOCALIZZAZIONE
DI UN ROBOT
MOBILE
MEDIANTE
KALMAN
STRUTTURA
DELLA
PRESENTAZIONE
REALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Componenti per la
movimentazione
Sensori
LOCALIZZAZIONE
DEL ROBOT
Taratura dei sensori
Sviluppi futuri
Simulazioni per il
posizionamento dei
sensori
Sostituzione dei sensori con un unico sensore rotante;
Implementazione
sul robot
sistema di visione mediante telecamere per la misura delle
distanze dalle pareti.
Esperimenti
effettuati
CONCLUSIONI