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Programa de Navegação e Comunicações para um Robot Móvel Emanuel Amaral Oliveira Paulo Miguel de Jesus Dias Orientação conjunta de: Luis Almeida (Dep Electrónica.

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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 –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 EXECUTE Pos mov EXECUTE Pos mov EMERGENCY emerg EMERGENCY emerg US sens US sens SERIAL serial SERIAL serial KERNEL Kill KERNEL Kill Estrutura de dados usada para a comunicação entre processos

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 Zona de calibração 2.5m Movimento de calibração 1m 4m 1m Posição inicial 0.5m DISTYDISTX D Ponto de recalibração 1m

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 Workstation Robot 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.

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


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