Programa de Navegação e Comunicações para um Robot Móvel

Apresentação em tema: "Programa de Navegação e Comunicações para um Robot Móvel"— Transcrição da apresentação:

1 Programa de Navegação e Comunicações para um Robot Móvel
Emanuel Amaral Oliveira Paulo Miguel de Jesus Dias Orientação conjunta de: Luis Almeida (Dep Electrónica e Telecomunicações) Victor Santos (Dep Mecânica)

2 Plano da apresentação I - Introdução II - Ferramentas básicas
III - Localização natural IV - Atravessamento de passagens estreitas V - Demonstração final VI - Conclusões

3 I - Introdução Especificações do robot Ambiente de trabalho
Robuter III da Robosoft Processador da Motorola 24 sensores de ultra-sons Sistema operativo tempo real da Robosoft: Albatros 150 kg, 100 kg de carga. Ambiente de trabalho Programação e cross-compilação numa Sunsparc Download via linha série para o PC de comunicação Download via porta paralela para o robot

4 II - Ferramentas básicas
Estrutura de dados usada para a comunicação entre processos EXECUTE Pos mov EMERGENCY emerg US sens SERIAL serial KERNEL Kill

5 Ferramentas básicas, SERIAL.C
Módulo SERIAL.C Módulo responsável pela gestão das mensagens Formato das mensagens permite compatibilidade As três principais categorias são: Pedidos de informação Envio de comandos Mensagens associdas aos ultra-sons

6 Ferramentas Básicas, US.C
Módulo de leitura dos sensores US.C Permite a escolha dos sensores activos Definição do tempo de atraso entre o disparo de nodos (node firing delay) Definição do time out

7 Ferramentas Básicas, EMERG.C
Módulo de emergências EMERG.C As suas funções são Detecção de aproximação crítica a objectos Detecção de colisão Detecção de perda de comunicação Cada uma destas emergências pode ser activada ou desactivada independentemente das outras.

8 Ferramentas Básicas, EMERG.C
Escolha dos sensores para aproximação crítica Função auto-toggle of useless sensors Limitações

9 Ferramentas Básicas, EXECUTOR.C
Executor de movimentos EXECUTOR.C Este módulo é responsável por três acções Actualizar as variaveis de posição (pos) Testar e actualizar o estado do freio (serv) Realizar os movimentos pedidos

10 III - Localização natural
Realização de uma demonstração fiável levanta problemas Odometria sujeita a erros cumulativos Necessidade de calibrar o robot Em geral, usam-se referências específicas (códigos barras, lasers, GPS …) necessitando sensores extras. Aqui o objectivo era conseguir essa calibração sem nenhuma referência externa específica, mas só com a informação On-board.

11 Localização natural, percurso
1m 1m Zona de calibração 1m DISTY DISTX 4m 0.5m Posição inicial D Ponto de recalibração 1m 2.5m Movimento de calibração

12 IV - Atravessamento de passagens estreitas
Problema Sensores de ultra-som não conseguem medir distâncias inferiores a 20cm. Solução Para resolver o problema, colocaram-se dois sensores adicionais sobre uma unidade Pan & Tilt que passou a ser usada como um radar para permitir mapear o espaço a volta do robot

13 Atravessamento, medições
Usando a pan & Tilt, conseguiu-se tirar medidas em volta do robot com uma precisão de 5 graus (72 medidas) como se pode ver nos exemplos seguintes

14 Atravessamento, algoritmos
Foram então desenvolvidos dois algoritmos diferentes: para alinhar o robot (GATE.C) para passar a porta (DOORS.C).

15 Atravessamento, GATE.C O algoritmo GATE.C analisa as derivadas dos valores medidos pela PTU para detectar uma passagem estreita e depois tenta alinhar-se com esta

16 Atravessamento, GATE.C O alinhamento é feito em 4 fases
1 - O robot alinha-se na direcção do ângulo mais afastado 2 - O robot avança nessa direcção até estar centrado com a porta 3 - O robot alinha-se com a porta 4 - O robot avança e passa ao modo de passagem de portas

17 Atravessamento, DOORS.C
O algoritmo usado para a passagem da porta consiste em calcular para cada direcção a distância “Mínima” que o robot pode medir, se numa dada direcção a medida é inferior a esse valor, o robot sabe que está excessivamente perto da passagem e que deve desviar-se para outro lado.

18 V - Demonstração final Esta demonstração tenta juntar todo o trabalho desenvolvido ao longo do ano, ou seja As ferramentas desenvolvidas nas quais se apoiou todo o trabalho desenvolvido A primeira demonstração com o conceito de localização natural O atravessamento de passagens estreitas

19 Demonstração final, percurso
A demonstração final começa por pedir ao utilizador qual o gabinete até ao qual o robot deve se dirigir. O robot inicia então o movimento, deslocando-se até ao gabinete onde pára até que o bumper seja pressionado. Nessa altura, volta ao seu ponto de partida. Robot Workstation

20 VI - Conclusões Desenvovimento das ferramentas base para trabalho sobre o robot. Validação de um método simples de localização natural Solução para o problema da passagem estreita Integração com sucesso das soluções encontradas Fácil reconfiguração do sistema