P15 — Clasificar los errores de la odometría

Un robot diferencial hace cuadrados de 50 cm girando a la izquierda en las esquinas, controlado con los encoders. Para cada situación diga si el error es sistemático (se repite igual cada vez y el robot lo comete de forma predecible) o aleatorio (cambia de un recorrido a otro de forma impredecible), describa qué efecto tiene sobre el cuadrado, y diga si una calibración lo corrige.

1. La rueda derecha tiene un radio efectivo 0.5 % mayor que la izquierda.
2. La trocha programada es 2 % menor que la efectiva.
3. El piso tiene zonas con polvo donde las ruedas patinan un poco.
4. Un cable atraviesa el piso, y a veces el robot pasa por encima con una rueda.
5. La batería se descarga durante la prueba.

Después:

6. Para la situación 2, use $\alpha_{\text{real}} = \alpha_{\text{orden}}\, t_{\text{programada}} / t_{\text{efectiva}}$ para calcular cuánto gira el robot en cada esquina y cuántos grados de error acumula en la orientación después de 4 cuadrados.
7. Después de calibrar todo lo que se puede calibrar, ¿qué tipo de error queda y qué necesita el robot para acotarlo?

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1. Sistemático. Con el mismo ángulo en las dos ruedas, la derecha avanza más: el robot hace una curva suave hacia la izquierda en cada recta, siempre igual. Se corrige calibrando el radio de cada rueda por separado (una calibración con un solo radio no basta).
2. Sistemático. El programa calcula los giros con una trocha más pequeña y ordena menos ángulo de rueda del necesario: el robot gira de menos en cada esquina, siempre igual, y el cuadrado no cierra. Se corrige calibrando la trocha.
3. Aleatorio. Dónde y cuánto patina cambia de un recorrido a otro; los encoders cuentan un giro de rueda que no se convirtió en avance. No se corrige con calibración.
4. Aleatorio. Al pasar por el cable con una sola rueda, esa rueda recorre más camino y el robot se desvía, pero solo a veces y no siempre igual. No se corrige con calibración.
5. Con encoders no causa error de posición, porque el programa ordena ángulos y no tiempos: el robot solo tarda más. (Con control por tiempo sería un error sistemático que crece lentamente).
6. $\alpha_{\text{real}} = 90° \times 0.98 = 88.2°$: 1.8° de menos en cada esquina. En 4 cuadrados hay 16 esquinas: $16 \times 1.8° = 28.8°$ de error de orientación.
7. Queda el error aleatorio, que crece con la distancia recorrida. Para acotarlo, el robot necesita una referencia externa: algo del entorno que mida directamente dónde está, como un marcador ArUco visto con la cámara.