Robotsimulering

Ett samarbete mellan Tim portnoff och Henrik Lernmark

Robotinl�rning

En robots nuvarande problemst�llning �r f�r tillf�llet

� Var �r jag, var ska jag och vad ser jag?

� Hur skall jag kombinera detta till n�got vettigt?

Robotinl�rning �r en adaptiv process som kombinerar indata fr�n sensorer till utdata till effektorer och som f�rb�ttrar robotens prestation allteftersom tiden g�r

Varf�r Robotsimulering?

� Kostnadseffektivt	N�r v�l simulatorn �r byggd kan m�nga anv�nda den
� Till�ter misstag	Inga dyra robotdelar kan g� s�nder
� Ger en f�rsta f�rst�else	Simulatorn utreder problematiken kring robotstyrning och inl�rning
� Snabbare inl�rning	Inl�rningsalgoritmer kan l�ra sig i simulerad tid

V�r Simulator �r

� Objektorienterad

� Skriven i java

� Arbetar i realtid

� Skalbar �ver n�tverket

� Flexibel (Inl�rningsalgoritmen kopplas till roboten)

� Utbyggbar med nya komponenter

Simulatorns delar och kommunikation

Grafiskt Gr�nssnitt

Roboten Khepera

� Flera kommunikationsalternativ

� Relativt Billig

� Bra utbyggnadsm�jligheter

� Liten

� 68030 processor

Konstruerad av Labratoire de Microinformatique

Kommunikation med Kheperan

Styrprogrammet kommunicerar med den inbyggda kommandotolken i Kheperan

Sensorer

Sensorer m�ter n�gon aspekt av omgivningen och omvandlar dessa till ett eller flera reella tal

� Fotosensor	M�ter ljus fr�n lampor
� Avst�ndssensor	M�ter avst�nd till objekt
� N�rhetssensor	M�ter reflekterat ljus fr�n n�rbel�gna objekt
� Kompass	Bed�mer riktningen p� den robot den sitter p�
� GPS	Bed�mer positionen av roboten den sitter p�
� Kartograf	Ger en bild av hur omgivningen ser ut

Effektorer

Effektorer p�verkar omgivningen p� n�got s�tt

� Tv�hjulsmotor	Ger roboten den sitter p� en hastighet och en riktning med programmerbar acceleration och maxhastighet
� Lampa	Genererar ljus
� Lysdiod	Genererar lite mindre ljus

Exempel p� en sensor och en effektor

Fotosensor m�ter ljus fr�n lampor i omgivningen enligt:

Tv�hjulsmotorn p�verkar robotens hastighet och riktning enligt:

Med en maximal hastighets�ndring mellan tv� updateringar som avg�rs av accelerationen

Kartobjekt

Kartobjekt �r de grundl�ggande byggklossarna f�r att skapa en bana i robotsimulatorn.

Ett kartobjekt kan ha:

� Ett annat kartobjekt kopplat till sig

� En eller flera effektorer

� En eller flera sensorer

Ett kartobjekt har:

� ett material

� en r�relse

� en polygon

Exempel p� kartobjekt �r lampor, bollar och v�ggbitar

Aggregationsmodell fr�n klassen robot

Brister i simulatorn

� Simulatorn fungerar bra men �r lite l�ngsam n�r det finns m�nga objekt p� sk�rmen

� Kollisonshantering �r inte komplett och hanterar ej rotations�ndringar

� M�nga sensorv�rden �r utr�knade fr�n f�renklade algoritmer

� Simulatorn kan bara k�ra i realtid

� Man kan inte konstruera nya robotar utan att kunna java

� Vissa av Kheperans kommandon �r inte implementerade

� Kommunikationen �ver RS-232 med den riktiga Kheperan �r inte gjord �n

Positivt med Simulatorn

� Programmet har ett grafiskt gr�nssnitt som g�r det l�tt f�r anv�ndaren att testa en robot

� Det �r l�tt att skapa ett nytt styrprogram (om man kan Java)

� Det �r m�jligt att definiera en ny robot genom att bara skapa ett par nya klasser.

� Programmet kan l�tt ut�kas i funktionalitet genom att definiera nya sensorer eller effektorer

� Nyb�rjare kan koppla p� extra sensorer som underl�ttar styrning och inl�rning (ex. GPS och Kompass)

� Skalbarhet genom att utnyttja flera datorer m�jligg�r st�rre projekt

Tack!