Homo.Digit

Homo.Digit

пикабушник
пол: мужской
поставил 383 плюса и 383 минуса
отредактировал 8 постов
проголосовал за 118 редактирований
5232 рейтинг 280 подписчиков 618 комментариев 30 постов 17 в "горячем"
19

Послойное вскрытие BMI160 (акселерометр + гироскоп)

Собираю перчатки для захвата движения на инерциальных сенсорах для работы в школьном лагере Таватуй. Использую платы BMI160. На них я много чего сделал, периодически пересобираю проекты для модернизации, так вот при демонтаже повредил одну плату. Вот так:

Послойное вскрытие BMI160 (акселерометр + гироскоп) Акселерометр, Гироскоп, Arduino, Гифка, Видео, Длиннопост

Можно заметить скол с одного края. Грустно немного, выкидывать не очень люблю сенсоры. Поэтому напоследок...

Послойное вскрытие BMI160 (акселерометр + гироскоп) Акселерометр, Гироскоп, Arduino, Гифка, Видео, Длиннопост

Собираю такую установку:

Послойное вскрытие BMI160 (акселерометр + гироскоп) Акселерометр, Гироскоп, Arduino, Гифка, Видео, Длиннопост

Это USB веб-камера превращенная в так называемый электронный микроскоп (по версии алиэкспресса). Там можно фокусное расстояние настраивать.


По центру выпилено технологическое отверстие, чтобы можно было мини-дрелью подобраться. Сама плата дополнительно зафиксирована термоклеем.


Сам процесс. Первые 15 секунд пристрелочно конденсатор подпиливаю, чтобы с нажимом потренироваться.


Всего в чипе два сенсора, МЭМС гироскоп и акселерометр. Возможно мы их видим в начале распила как два прямоугольника. А может и нет.


Самое интересное на 50 секунде, где схема оголяется.


В конце видны пины чипа, но только с обратной стороны :)

Выводов не будет, просто стало интересно что из этого выйдет.

Показать полностью 1 1
108

Кузница будущих талантов. Опыт работы в Сириусе

Сириус - это огромный образовательный центр в Сочи, где с детьми работают практики из трех областей: спорт, искусство и наука. После олимпиады осталось много инфраструктуры и часть из этого используют для обучения школьников.

Чтобы начать представлять масштабы центра стоит взглянуть на их отель, где селят детей и сотрудников. Сиреневым подсвечен сам отель. Рядом можно увидеть уютный парк.

Кузница будущих талантов. Опыт работы в Сириусе Сириус, Школьники, Образование, Видео, Гифка, Длиннопост

Немного статистики от самого Сириуса. Такой плакат можно увидеть на входе в корпус лабораторий.

Кузница будущих талантов. Опыт работы в Сириусе Сириус, Школьники, Образование, Видео, Гифка, Длиннопост

Как можно догадаться, я представлял научное направление.


О чем я буду рассказывать в посте:

1. Как проходит отбор для преподавателей.

2. Условия работы (без подробностей о зп, скажу лишь что я был доволен)

3. Проект, который делал со школьниками.

4. Развлечения в нерабочее время.


Сам Сириус - это площадка на которой проходят так называемые смены. Смена - это набор проектов, которые курируют преподаватели. У каждого проекта до 5 школьников, которые предварительно прошли отбор. Смены бывают областного и общероссийского уровня. Мы ехали от Уральской проектной смены или коротко... УПС

Кузница будущих талантов. Опыт работы в Сириусе Сириус, Школьники, Образование, Видео, Гифка, Длиннопост

Для конкурса надо подать заявку на конкурс с описание проекта, который хочешь реализовать с детьми. Важные особенности: тебе самому должно быть интересно в нем поковыряться и чтобы он был междисциплинарным на сколько это может быть. Ты выступаешь с презентацией перед комиссией и уже там решают кого взять.

После этого ты участвуешь в финальном отборе детей, где мы лично встречаемся и обсуждаем задания, которые они выполнили дома. Рассказываем про свои проекты и так подбираем тех с кем будем работать.

Кузница будущих талантов. Опыт работы в Сириусе Сириус, Школьники, Образование, Видео, Гифка, Длиннопост

В итоге к концу определили, что поедет 19 наставников на 90 школьников. После утверждения поездки согласовывается бюджет, что тебе надо заказать для поездки. Есть лимит в который тебе надо уложиться. Сумму называть не буду, но скажу что мне хватило на пятикратный запас по всяким ардуино штукам (и забегая вперед, этого как раз хватило чтобы сделать один рабочий прототип).

Кузница будущих талантов. Опыт работы в Сириусе Сириус, Школьники, Образование, Видео, Гифка, Длиннопост

Летели мы Победой в январские праздники на 3 недели. Дополнительно оплачен багаж на 20 кг. Все оборудование везли отдельно, так что это было не в счет. Много всего читал про победу, скажу что мне не понравилось только отсутствие кармана в переднем сиденье. Ногам места хватало. Но это возможно потому, что они у меня просто короткие. По приезду нас встречает осмотр как в аэропорту. С просветкой багажа. Территория комплекса охраняется. При каждом входе сумки просвечиваются. Как в отеле, там и в лабораториях.


Поддерживается максимальная безопасность для детей. Такая, что чтобы им выйти на набережную (которая в 10 метрах за забором отеля) надо отдельно договариваться. Дети буквально передаются из рук в руки от одного ответственного к другому. Иногда мы даже называли это хорошей тюрьмой для детей. Так как им запрещено пить кофе и чай, есть шоколадки, иметь чайник, интернет и свет отключаются во время сна. На обед их водят строем. Выше 5го этажа им нельзя подниматься. И конечно в этих условиях появился черный рынок шоколадок и кофе.

Кузница будущих талантов. Опыт работы в Сириусе Сириус, Школьники, Образование, Видео, Гифка, Длиннопост

Из нестандартных требований для отеля нам нельзя было хранить алкоголь. В себе проносить можно. Главное идти ровно и дать просветить сумки.


При заселении дают две карточки. От номера и для кухни. В номерах селят по два человека. И состав номеров почему-то немного отличается друг от друга. У кого-то ванна со шторками, у кого-то нет ванны, у кого-т нет шторок, у кого-то просто кафель вместо ванны и без штор. А остальное +- одинаково. Номера достойные. Есть интернет розетка, куда я тут же воткнул один из своих роутеров и у нас был 100мбитный канал, который не отрубали.


По карточкам можно было оплатить кухню. В обед утром до 200р бесплатно, днем до 260р, вечером до 240р. Все что больше оплачивал сам. После контрольного времени эти доплаты сгорают. Так, что если пропустил что-то, то все по новой. Этого очень даже хватало.


Перед входом в корпус лабораторий стоит один из двух Буранов.

Кузница будущих талантов. Опыт работы в Сириусе Сириус, Школьники, Образование, Видео, Гифка, Длиннопост

Далее внутри куча разных отделов, которые называются альфа, гамма и прочими буквами. Я был в бета, в лаборатории имени Циолковского.

Кузница будущих талантов. Опыт работы в Сириусе Сириус, Школьники, Образование, Видео, Гифка, Длиннопост
Кузница будущих талантов. Опыт работы в Сириусе Сириус, Школьники, Образование, Видео, Гифка, Длиннопост

Здесь видны коробки с моим заказанным оборудованием и рабочие ноутбуки. Справа за ширмой скрыта оборудованная для пайки мастерская. Мы могли что-то программировать тут. А паять рядом. Тут же я воткнул свой второй роутер, чтобы отделиться от общего тормозного Вай фая. Все что требовалось дополнительно нам выдавали. Потребовался второй монитор для программиста? Пжлста. Моник для презентаций? По умолчанию стоит. Не хватает инструмента для пайки? Сходите возьмите под роспись в соседней лабе.

Это просто кайф работать в таких условиях.


Зеленым отмечена прямая между отелем и лабами.

Кузница будущих талантов. Опыт работы в Сириусе Сириус, Школьники, Образование, Видео, Гифка, Длиннопост

Утром точно в определенное время приезжает электроавтобус и забирает тех, кто успел. Вечером так же.

Кузница будущих талантов. Опыт работы в Сириусе Сириус, Школьники, Образование, Видео, Гифка, Длиннопост

На этом фото можно увидеть как я в первый день опоздал на автобус и пошел пешком.


Пойдем дальше. Мой проект назывался "Профессиональный шагомер". Для тех, кто знаком с моими прошлыми постами по теме образовательной робототехники знают, что я активно занимаюсь захватом движения с целями предоставления обратной связи по выполнению физических действий. В данном случае мы снижали число ошибок у стандартных шагомеров за счет более естественного расположения сенсоров и дополнительно прорабатывали линейку для предоставления обратной связи по приседаниям. Вот моя dream team.

Кузница будущих талантов. Опыт работы в Сириусе Сириус, Школьники, Образование, Видео, Гифка, Длиннопост

Самый маленький в черной толстовке - это я.

Раз в неделю ребята отчитывались перед комиссией экспертов, где им задавали каверзные вопросы. А я помогал им подготовиться. Мы учились паять, шить ESPшки, пилить мобильное приложение. В итоге одного из наставников попросили показать эталон приседаний, чтобы его записать (так как она занималась легкой атлетикой). В итоге далеко не сразу, но оно заработало.


Телефон подключался к ноге по вай-фаю. Нога отправляла данные в виде углов сгиба (фильтр Маджвика). И на мобильном приложении фоном запускалась анимация эталона. Поверх показывалось текущее положение ноги. Видео тестов. В этом видео еще нет эталона.

По итогу финальной защиты перед экспертами и обсуждения внутри команды из 5 наставников. Нас выбрали на представление проекта на финальном выступлении. Про нас даже на первом канале рассказали пару слов. https://www.1tv.ru/n/359486 Про нас с 40 секунды.

Ребята способные, интересующиеся. Между проектами частенько ходили и обменивались опытом между собой.


В нерабочее время периодически оставался в лаборатории, чтобы готовить оборудование для своей диссертации. Ходили в соседний парк развлечений, где было много приколюх. Тесла шоу, Колесо обозрения, Сочи парк.


Мегавольт смотрит на тебя как на сторонника Эдисона.

Кузница будущих талантов. Опыт работы в Сириусе Сириус, Школьники, Образование, Видео, Гифка, Длиннопост

Кафе в котором еда прикатывается к тебе по мини-американским горкам!

У меня есть традиция. В каждом новом городе я обязательно езжу в местный IMAX, где он есть конечно. НУЖНО БОЛЬШЕ ПОХОДОВ В IMAX ВО СЛАВУ КИНО.

Кузница будущих талантов. Опыт работы в Сириусе Сириус, Школьники, Образование, Видео, Гифка, Длиннопост

Надо мной потом прикалывались коллеги. Ибо мне пришлось ехать около 40 км на автобусе, чтобы сходить на Т34, ибо ничего более там не шло.

Кузница будущих талантов. Опыт работы в Сириусе Сириус, Школьники, Образование, Видео, Гифка, Длиннопост

Играли вечерами в настолки разные. Например, вот.

Кузница будущих талантов. Опыт работы в Сириусе Сириус, Школьники, Образование, Видео, Гифка, Длиннопост

Ходили в абхазию за мандаринами. В первый раз взяли 9кг. Реально пешком можно за полчаса дойти. Раздали всем кто хотел, еще и пакет остался. Объелись их.

Кузница будущих талантов. Опыт работы в Сириусе Сириус, Школьники, Образование, Видео, Гифка, Длиннопост

Второй раз как поехали пользовались убером и яндекс такси. Это мой первый раз, когда я оставил единичку водителю. Так как 1) Мы поехали на красный светофор. 2) Чуть не устроили ДТП с другим таксистом, который ехал по правилам. 3) Он ЕГО обругал 4) Внутри ехали с клопами (как в пути уже заметили). 5) На пешеходном чуть не задавили пешехода.


Один раз ходили до Адлера в читай-город, чтобы купить книжку, которую у нас было не достать. Заодно приобрел там подарок жене.

Кузница будущих талантов. Опыт работы в Сириусе Сириус, Школьники, Образование, Видео, Гифка, Длиннопост

Старался кратко все уместить, про все не рассказал. Но охватил основные моменты. Если у Вас подрастают дети и хотите чтобы они распробовали на опыте различные профессии перед поступлением в университет - подобные проектные смены прекрасная возможность поработать вживую с профильными специалистами.


Вместе со мной были следующие проекты:

1. Программно-аппаратный комплекс для круглосуточного мониторинга артериального давления.

2. Оценка уровня владения английским языком (навык чтения) с помощью айтрекера.

3. Поиск методов скрининга состояния кожи человека для раннего выявления заболеваний кожи.

4. Мобильная тактильная карта для людей с ограниченными возможностями по зрению.

5. Разработка диагностики уровня стресса для контроля состояния сотрудников, работа которых связана с риском.

6. Бионическое захватное устройство на основе искусственных мышц.

7. «Зеленая» нанотехнология: структурирование поверхности и создание наночастиц.

8. Разработка способа изготовления электрохимической микроячейки для целей бесферментного определения биологически значимых параметров.

9. Получение и исследование тонких полупроводниковых слоев для ИК-техники и солнечной энергетики.

10. Сравнительная оценка индуцированной мутагенной активности культуры клеток после введения компонентов, содержащихся в разных видах сигарет.

11. Разработка системы автоматического выделения аномалий на снимках рентгенофотографии при помощи методов машинного обучения.

12. Робот для лапароскопических и эндоскопических операций.

13. Предсказание вероятности ДТП и рекомендации по улучшению ситуации на дорогах в г. Москва с помощью машинного обучения.

14. Считыватель показаний оконечных устройств на основе технологии LoraWan для интернета вещей.

15. Робот для сборки плавучего мусора в водоемах.

16. Сборщик космического мусора.

17. Робот-исследователь для работы на вулканах.

18. «УФ-чип» для профилактики канцерогенного действия естественного излучения

Показать полностью 17 3
423

Эхо e-mal'ов

Устроился работать в Академию наук в этом году. Под лабораторию выделили помещение, которое давно никем не было занято. Пока прибирались, то нашли пару распечаток  старых электронных писем, которыми хочу поделиться.

Эхо e-mal'ов e-Mail, Ран, Переписка
Эхо e-mal'ов e-Mail, Ран, Переписка

Бумага почти выцвела, поэтому пришлось поиграться с кривыми в фотошопе.


Так же было найдено много раритета. Например, калькулятор, который питается от 220. Также там был блокнот научного сотрудника, в котором были его стихи.

3

Пара слов про распознавание жестов

Читаешь себе статью про то как на акселерометрах жесты распознают...

Пара слов про распознавание жестов Акселерометр, Жесты, Средний палец
Пара слов про распознавание жестов Акселерометр, Жесты, Средний палец

Perng, J. K., Fisher, B., Hollar, S., & Pister, K. S. (1999, October). Acceleration sensing glove (ASG). In Wearable Computers, 1999. Digest of Papers. The Third International Symposium on (pp. 178-180). IEEE.

1011

Какой длины должна быть тема диссертации?

Наступает ночь, а значит приходит пора получить порцию бесполезной информации, которая до этого момента никого особо не беспокоила.

Какой длины должна быть тема диссертации? Диссертация, Название, Российская государственная биб, Длиннопост

Пару недель назад, я формулировал тему для своей диссертации. Вспомнил все рекомендации, которые давали раньше. Но меня не покидала обеспокоенность субъективностью вопроса. Ужимать все до 8 слов? Можно ли 12? А 15 слов кто-то защищал когда то?


Что делать?

Какой длины должна быть тема диссертации? Диссертация, Название, Российская государственная биб, Длиннопост

Все защищенные диссертации для кандидатов и докторов наук размещаются на сайте Российской государственной библиотеке. Вы можете посмотреть кто, когда и с чем выходил на защиту. Там же можно найти алфавитный указатель. За это и цепляемся.

Какой длины должна быть тема диссертации? Диссертация, Название, Российская государственная биб, Длиннопост

Собственно я аккуратно и неспеша (по ~10 названий в секунду) спарсил все до чего дотянулся мой скрипт. Скажу сразу, просто вытащить html не получится. Там вставки js. И при быстром переходе перекидывает не на нужную страницу. Поэтому пришлось немного повозиться.


В итоге собрал датасет на 896304 тем диссертаций.

Кто хочет поковыряться - welcome.


Каковы будут результаты?

При грубом анализе (просто считаем сколько слов для каждого названия, а потом берем среднее):


9.7086144879


А теперь построим гистограмму.

Какой длины должна быть тема диссертации? Диссертация, Название, Российская государственная биб, Длиннопост

Но мы ведь собрались не для грубого анализа? Добавим немного элегантности.

Какой длины должна быть тема диссертации? Диссертация, Название, Российская государственная биб, Длиннопост

Если кто-то не знал, то можно поучаствовать во второй утиной благотворительности прямо сейчас.

Убираем все служебные части речи. Код тут. Повторяем процедуру.


8.0402106874

Какой длины должна быть тема диссертации? Диссертация, Название, Российская государственная биб, Длиннопост

Как-то неудобно по-отдельности сравнивать...

Какой длины должна быть тема диссертации? Диссертация, Название, Российская государственная биб, Длиннопост

Какие выводы господа?

- В среднем в названии используется 2 служебные части речи.

- Общая длина названия примерно 10 слов (вместе с теми же предлогами).

- Без служебных частей речи разброс уменьшается и число слов будет чаще в районе 8.


Вот такие дела.

Показать полностью 6
73

E-Learning. Часть 20. Киберпанк, который мы заслужили

Доброго всем времени суток, продолжаю серию постов про образовательную робототехнику. Здесь я описываю результаты и просто ход выполнения своей научной работы.


Кратко: разрабатываю специальную робо-накидку на одежду, которая сможет оцифровывать часть двигательных навыков мастеров своего дела и передавать это тем, кто только учится.


О чем этот пост: о том как анализировал данные с МЭМС сенсоров с целью уменьшения объема передаваемой информации (сохраняя качество естественно).


Задачи:

1) Собрать данные при разных движениях пальца (3 точки съема).

1.1) В состоянии покоя.

1.2) В состоянии, когда движется только верхняя фаланга пальца.

1.3) В состоянии, когда движутся две верхних фаланги пальца.

1.4) В состоянии, когда зафиксирована только одна верхняя фаланга пальца.

1.5) Во всех возможных движениях пальца.


2) Получить слепок взаимных корреляций (степени взаимосвязи) для всех потоков данных в состоянии покоя сенсоров.

3) Получить слепок взаимосвязей для остальных четырех случаев.

4) Сделать выводы о том, какие данные о пальце можно не передавать, сохранив при этом их качество.


Зачем это надо?

Да очень просто. Всего будет 96 потоков данных. В ходе сборки прототипа перчатки выяснил, что предполагаемая итоговая частота будет порядка 100 Гц. Если сократить передаваемый поток в два раза, то частота возрастет уже не в те самые два раза, а в три-четыре. Почему? Потому, что основной тормоз, который портит нам жизнь в микроконтроллере - это формирование UDP пакета, потом на стороне приема мы работаем с байт строкой, которую переводим в int. Если какие-то данные сильно зависимы между собой (в идеале 1 к 1), то мы можем просто из пары взять одно число и ничего не потеряем.

E-Learning. Часть 20. Киберпанк, который мы заслужили Motion capture, Научные исследования, Видео, Гифка, Длиннопост

В остальных значимых случаях мы можем по-хитрому комбинировать весовые коэффициенты. Например, средняя фаланга пальцев очень сильно завязана на первую и третью флангу. Т.е. движения второй фаланги можно описать через соседние. (пока это предположение, которое нам стоит еще проверить и мы не будем рассматривать пограничные случае, когда пальцы выгибают в обратную неестественную сторону).


Как проходил сбор:

1) Записали в журнал эксперимента какие движения нужны. Подумали какие из них важны.

2) Собрать тестовый прототип для пальца на 3 точки съема (использую дефолтные платы, а не свои. свои позже покажу).

3) Подготовить видео камеру для записи движений.

4) Произвести запись в течение 100 секунд (это эффективное время использования сенсоров из прошлого поста )

5) Попарно сравнить между собой.

5.1) В форме графика.

5.2) В форме тепловой карты.

6) Найти значимые зависимости.


В данном случае мы будем говорить именно о зависимостях, а не просто о корреляции. Это связано с тем, что значения на сенсорах связаны очевидной объединяющим фактором между собой, а именно пальцем. Другое дело, что пока не ясно в какой степени зависимость линейна. Это важно.


Все видео прикреплять не буду. Покажу часть, где палец движется по всем доступных траекториям (без ограничений).

E-Learning. Часть 20. Киберпанк, который мы заслужили Motion capture, Научные исследования, Видео, Гифка, Длиннопост

Кручу, верчу, собрать данные для анализа хочу.

Итого, какие данные насобирал? Кому интересно - можете покопаться в сырых данных на предмет независимой проверки. Так же по запросу вышлю остальные видео, если надо будет удостовериться как собирались все данные.


Обозначения:

Первая буква тип сенсора. Либо g - гироскоп, либо a - акселерометр.

Вторая буква - это название оси. x, y, z. Это еще со школы все знают (надеюсь).

После символа "земля" (_) стоит номер платы. 4 - верхняя фаланга, 5 - средняя фаланга, 17 - нижняя фаланга.


Сначала покажу красивые графики, поразглядывать можно по ссылке выше в хорошем качестве.

E-Learning. Часть 20. Киберпанк, который мы заслужили Motion capture, Научные исследования, Видео, Гифка, Длиннопост

Есть или нет взаимосвязи понять достаточно просто. Если видим вытянутую палку под 45 градусов "в горку слева-направо", то есть неплохая вероятность из зависимости. Если "c горки", то она обратно-зависима. Если график похож на волосатый киви (в смысле плюс-минус овальной формы), то связи нет. Если это данные по диагонаиь... то нам в данном случае это не интересно.

E-Learning. Часть 20. Киберпанк, который мы заслужили Motion capture, Научные исследования, Видео, Гифка, Длиннопост

Ну и посмотрим на тепловую карту (другое представление того же самого анализа).

E-Learning. Часть 20. Киберпанк, который мы заслужили Motion capture, Научные исследования, Видео, Гифка, Длиннопост

Там где рука просто лежала - в идеале должно быть все черным, так как сенсоры не связаны между собой никакими воздействиями, это аналогично тому, что они просто без моей руки где-то лежат. Чем белее данные (желательно с теплым оттенком) тем нам интереснее ибо именно про эти квадратики и говорилось в начале.


Давайте начнем с неожиданностей:

1) На графике с простоем есть зависимости. Точнее мы то знаем, что это не так, значит просто корреляция. И что более удивительно, так это то, что она находит на достаточно высоком пороге более 0.7 порой. Больше всего этим грешит гироскоп. С чем это связано, я пока не знаю. Есть предположения, которые надо проверять. Возможно это связано просто с проклятием множественного эксперимента, когда по закону больших чисел так совпало (и это упрек дизайну моего эксперимента, что надо собрать не 1 серию выборки на ~75 000 значений, а больше). Надо собрать данные с истинно независимых трех сенсоров того же объема, чтобы проверить этот эффект. Возможно это несовершенства самого сенсора. И это значит, что мой любимый Бош немного наврал про независимость данных по каждой оси и внутри все не так идеально. Надо проверять.

2) На графике абсолютной свободы есть сильные отрицательные корреляции. С чем это связано я пока не могу предположить. Возможно это опять же несовершенство дизайна эксперимента. Например, когда двигаешь рукой, то за счет того, что сенсоры зафиксированы на поверхности кожи, а не вживлены в фалангу пальца, то они как бы немного скользят вперед-назад, в зависимости от степени сгиба пальца. Т.е. сам сенсор немного "плавает" по фаланге пальца. Это надо будет потом отдельно исследовать. (Уровень значимости, что котики ведут себя как жидкости).


Что хорошего можно увидеть:

1) В целом GX всех фаланг стойко показывает связь от эксперимента к эксперименту.

2) AY тоже.

3) GY и AX тоже можно докрутить (хотя и не так красиво линейно).


Что еще?

Для акселерометра ось z можно тоже не передавать. Совместно с другими двумя осями все равно можно получить только значения угла поворота для двух осей (это мы в прошлый раз рассматривали). Т.е. используем его значения на самом микроконтроллере для функции atan2 и все. Итого минус еще три потока передачи данных на палец.

E-Learning. Часть 20. Киберпанк, который мы заслужили Motion capture, Научные исследования, Видео, Гифка, Длиннопост

Пишите в комментариях, про что еще хотели бы почитать. Я учитываю обратную связь от Вас.

Всем спасибо.

Показать полностью 6 1
96

E-Learning. Часть 19. Сравнение алгоритмов обработки данных

Доброго всем времени суток, продолжаю серию постов про образовательную робототехнику. Здесь я описываю результаты и просто ход выполнения своей научной работы.


Кратко: разрабатываю специальную робо-накидку на одежду, которая сможет оцифровывать часть двигательных навыков мастеров своего дела и передавать это тем, кто только учится.


О чем этот пост: "сырые" данные, полученные с МЭМС гироскопов и акселерометров нужно во-первых преобразовать в углы, а во-вторых необходимо максимально избавиться от зашумленности. В этом посте покажу эффективность разных подходов при помощи такой штуки как вариация (или дисперсия) Аллана.


Цель: получить основу для сравнения существующих решений с моими предложениями по корректировки ошибок на сенсорах. Необходимо использовать зарекомендовавшую себя систему оценки. Из разряда было - стало.


Как будем делать? Да очень просто. Вариация Аллана используется для оценки стабильности измерений генераторов. Например, можно оценить погрешности для работы часов. Стоп, а причем тут тогда твои сенсоры? Дело в том, что если положить сенсоры и не трогать их, то в идеале все 6 осей должны выдавать одинаковые значения (так конечно не будет в реальности). Например, для осей гироскопа это должны быть нули, а для акселерометра - проекция на вектор силы тяжести. Так же сама оценка очень наглядно показывает уровень погрешности во времени. Примерно так.

E-Learning. Часть 19. Сравнение алгоритмов обработки данных Научные исследования, График, Длиннопост

На разных масштабах усредняем дисперсию. Выводим графики в логарифмическом виде и получим нечто подобное. На питоне есть хорошая реализация вот тут


Теперь все готово, чтобы начать. Берем наши любимые сенсоры. Запускаем сбор сырых данных на 6 часов с частотой около 50 Гц. Так же записываем время получения данных (сколько времени прошло с момента запуска микроконтроллера). Получается небольшой датасет ~80мб.

E-Learning. Часть 19. Сравнение алгоритмов обработки данных Научные исследования, График, Длиннопост

av - уровень дисперсии

tau - временное окно усреднения


Можно заметить, что какое-то время данные за счет усреднения избавляются сами собой от ошибок. Ошибка достаточно большая даже для минимального значения. И раз уж мы заговорили про усреднее, то может добавим немного алгоритма плавающей средней? Это когда вместо самого значения мы усредняем три последних и записываем его. Посмотрим для случае, когда усредняем 3 последних значения.

E-Learning. Часть 19. Сравнение алгоритмов обработки данных Научные исследования, График, Длиннопост

Картина стала на один порядок лучше для значений до 100 мс. Хорошо это или плохо? Давайте посмотрим далее на окно в 17 соседских значений.

E-Learning. Часть 19. Сравнение алгоритмов обработки данных Научные исследования, График, Длиннопост

Вроде бы стало поменьше в начале, но появилась большая инертность при появлении новых значений. Да и общая картина не поменялась. Попробуем взять теперь альфа-бета фильтр.

E-Learning. Часть 19. Сравнение алгоритмов обработки данных Научные исследования, График, Длиннопост

Для данных отдельно в начале посчитал оптимальные значения альфа и бета. Уже получше выглядит. Но общий ландшафт не меняется. На этом моменте уже подумал, что и дальше буду получать подобные картины. Идем далее, фильтр Маджвика. Один из популярных алгоритмов для получения углов ориентации. Будем использовать версию без магнитометра.

E-Learning. Часть 19. Сравнение алгоритмов обработки данных Научные исследования, График, Длиннопост

Вот это уже повеселее! Если посмотреть на вертикальную ось, то можно заметить порядок ошибок с минусовыми степенями. Это прям вообще хорошо. Но в связи с этим слайдом возникают вопросы:


1) Не связано ли это просто со сменой формата представления данных? В первых случая мы имели дело с сырыми целочисленными значениями. Для акселерометра значения проекции могут и за 3000 спокойно выходить, а тут все значения до единицы и тип float.

2) Все ли преобразованные в углы данные имеют такой порядок и набор ошибок?


Сейчас узнаем.

Встречайте, царь-фильтр. Фильтр Калмана.

E-Learning. Часть 19. Сравнение алгоритмов обработки данных Научные исследования, График, Длиннопост
E-Learning. Часть 19. Сравнение алгоритмов обработки данных Научные исследования, График, Длиннопост

Были использованы только сырые данные без преобразования в углы. Предварительно сделал небольшую сетку для поиска оптимальных параметров. Как видите, практически нет спуска слева направо. А это значит ошибки дискретности нет. Но и цена производительности большая. На 2.2 миллиона значений я потратил около 6 часов времени, против получаса у Маджвика. Красота да и только.


Теперь ответим на второй вопрос. Углы можно получить только по гироскопу простым интегрированием. Давайте посмотрим.

E-Learning. Часть 19. Сравнение алгоритмов обработки данных Научные исследования, График, Длиннопост

Такая же прямая... НО!... Посмотрите ка на вертикальную ось. Это Вам не яйца в профиль. Это 9 (девять, ДЕВЯТЬ!!11) порядков разницы. UDP: сами графики не правильно подписал, там должны быть углы поворота вокруг оси x, y, z просто.


Раз уж мы поговорили про расчет только по гироскопу, так давайте посчитаем только по акселерометру! Ух, гулять так гулять. Кстати там только для двух осей будут данные. Почему так - мне не сказать лучше, чем это сделали до меня:

E-Learning. Часть 19. Сравнение алгоритмов обработки данных Научные исследования, График, Длиннопост

Третья ось полезна для определения отклонения от оси центра тяжести (в покое), ну и все. Для вращения нужен строго гироскоп.

E-Learning. Часть 19. Сравнение алгоритмов обработки данных Научные исследования, График, Длиннопост

Эта зараза хоть и подвержена сильной реакции на вибрации. Но посмотрите на порядок ошибок! Загляденье. Для инертных систем просто шикарно.


Далее я смотрел комплементарный фильтр первого порядка, но там ничего особенного. Скучный график не вносящий ничего нового. Помимо этого пробовал пошалить и применить к фильтру другой фильтр (хотя смысла в этом не сильно много). Зато узнал, что ели в начале применить фильтр Калмана, а потом Маджвика, то начальная ошибка порядка 10 в минус 13, а если поменять порядок, то будет уже 10 в минус 15. Вот так вот.


Был рассмотрен самый примитивный случай покоя. Далее буду готовить парные данные. Когда буду одновременно собирать данные с моей перчатки и с Leap Motion. Камера будет в качестве опорной базы. Получится, что данные 100% имеют одну природу. Поэтому в идеальном мире если вычесть из опорных данных мои, то должны быть идеальные нули. Так конечно не будет, но это хороший метод выравнивания данных, чтобы сказать что они как-будто однородные. И на этом можно снова оценить степень ошибки с помощью вариации Аллана.


Если говорить глобально, то никаких новых результатов тут нет. Лишь очередной раз показал, что Калман крутой и дорогой, Маджвик хорошо и быстр, интегрирование в чистом виде - зло, плавающая средняя - успокоения, мол я пытался. И это хорошо, что результаты по графикам согласовываются с мировыми выводами. Значит это хорошая платформа для оценки погрешностей МЭМС сенсоров.


По всем рассказанным алгоритмам есть собранные датасеты. Если хотите поиграться, то оригинальные сырые данные можно скачать по ссылке выше. Обработанные данные могу дать по запросу.

Показать полностью 10
9

E-Learning. Обратная связь

Доброго всем времени суток, продолжаю серию постов про образовательную робототехнику. Здесь я описываю результаты и просто ход выполнения своей научной работы.


Кратко: разрабатываю специальную робо-накидку на одежду, которая сможет оцифровывать часть двигательных навыков мастеров своего дела и передавать это тем, кто только учится.


О чем этот пост: обращение к подписчикам.


Спустя 20 постов на меня подписались 225 человек

E-Learning. Обратная связь Без рейтинга, Обратная связь

Я не писатель, не блогер, не хипстер (хоть и пытался отращивать бороду и мечтаю о моноколесе), поэтому писал как получалось, о чем получалось и особо не заботясь о времени публикации.


Основная моя цель - это поделится добытой информацией об образовательной робототехнике в максимально доступной и интересной форме. Чтобы можно было выдержать баланс что происходит у меня - что интересно людям.


В связи с этим хотелось бы собрать обратную связь от Вас, мои подписчики. Вы мне очень поможете, если ответите хотя бы на часть вопросов:


1) Оцените от 0 до 10 всю серию постов в целом. Где 0 - это уровень фильмов Курицына, а 10 - это уровень пикабушных котиков.

2) Какой пост (посты) больше всего понравились и почему?

3) Какой пост (посты) больше всего не понравились и почему?

4) Что стоит добавить, шире раскрыть?

5) Что стоит убрать, уменьшить?

6) В какое время было бы удобнее читать? (или когда обычно читаете пикабу, мои посты).

7) Какие-то свои мысли, рекомендации, которые не вошли в эти вопросы.


Спасибо.

E-Learning. Обратная связь Без рейтинга, Обратная связь
Показать полностью 1

Эти открытки сделали пикабушники. Сможете лучше?

Наш дикий конкурс открыток продолжается! Поздравили друзей, босса и любимую учительницу, а потом не помедлили и прислали свое творение нам? Все правильно сделали. Потому что до конца конкурса, в котором мы разыгрываем оригинальные подарочные наборы, осталось меньше 10 дней.


А чтобы поймать музу, вот порция открыток от пользователей Пикабу, которые они сделали в нашем конструкторе. Главное, не стесняйтесь!

Эти открытки сделали пикабушники. Сможете лучше?

Как поучаствовать в конкурсе:

1. Заходите на страницу конструктора.

2. Выбирайте тему: День интернета, День работников леса или 3 сентября (никогда не поздно).

3. Делайте открытку и не забудьте ее сохранить.

4. Отправляйте свою работу в приложении Сбербанк Онлайн (никаких платежей, все бесплатно).

Отличная работа, все прочитано!