Robôs Autómatos - Sistema de Mecos Autómatos Realizado por: Armando Cavaleiro 27615 Tiago Roque 28255 Universidade de Aveiro Sistemas de Tempo Real.

Apresentação em tema: "Robôs Autómatos - Sistema de Mecos Autómatos Realizado por: Armando Cavaleiro 27615 Tiago Roque 28255 Universidade de Aveiro Sistemas de Tempo Real."— Transcrição da apresentação:

1 Robôs Autómatos - Sistema de Mecos Autómatos Realizado por: Armando Cavaleiro 27615 Tiago Roque 28255 Universidade de Aveiro Sistemas de Tempo Real

2 Abordagens - Performance e organização do sistema como um todo. - Meco mestre, o foreman. - Planeamento do caminho e controlo da velocidade. - Tarefas do Sistema. - Problemas/Soluções no escalonamento. - Conclusões. Universidade de Aveiro Sistemas de Tempo Real 1

3 Organização do Sistema Universidade de Aveiro Sistemas de Tempo Real 2 - Sistema dividido em dois níveis de controlo: Controlo Global - Robôt líder, o “foreman”. Controlo Local - Robôts slaves, os RSMs. - O foreman localiza cada RSMs subordinado, decide as rotas a percorrer, comunica os pontos de destino e controla a performance do sistema. - Os RSMs desempenham apenas tarefas locais e não sabem da existência uns dos outros.

4 O foreman - Unidade Mãe - Processamento central (Windows CE). - Unidade de Alimentação - Baterias 12V e conversores DC-DC. - Unidade de Comunicação - Comunica os pontos de destino e ordens aos RSMs. - Unidade de Sonar - 24 sensores que cobrem 360º para detecção de obstáculos até 7,25m. - Unidade de Motor - Motores que movimentam os mecos. - Unidade de Localização - Um laser com 32m de alcance para detectar e localizar os vários RSMs. - Unidade Sensor - Um microprocessador, 4 encoders e um giroscópio. Serve para o foreman saber a sua localização. Universidade de Aveiro Sistemas de Tempo Real 3

5 Planeamento da Trajectória O foreman: - Executa o sonar determinando a distância dos objectos. - Calcula a velocidade e trajectória em função destes dados. - A velocidade do foreman depende da distância máxima a que são detectados os objectos e a velocidade de aquisição e processamento dos dados do sonar. D máx Zona 1Zona 2 Zona 1’ Zona 1’’ Zona 2’’ Universidade de Aveiro Sistemas de Tempo Real 4

6 Planeamento da Trajectória Universidade de Aveiro Sistemas de Tempo Real 5 Os RSMs: - Recebem os pontos para os quais se devem deslocar, através do foreman. - Calculam localmente a trajectória a seguir. - As suas posições são controladas continuamente pelo foreman. O foreman usa um algoritmo preditivo para prever a trajectória de cada RSM, e controlar as suas posições. O foreman precisa de saber onde é que cada RSM vai estar no próximo período de amostragem e com que velocidade é que este se deslocou de modo a permitir o cálculo do erro cometido, que é usado para correcção das próximas localizações. Os algoritmo de predição é usado pelo foreman porque os RSMs não sabem onde estão a cada momento, uma vez que estes não possuem qualquer mecanismo de localização.

7 Tarefas do Sistema Detecção de Objectos e Controlo de Velocidade - 24 tarefas que fazem o “ping” dos sensores de detecção de obstáculos. - 24 tarefas que recebem o sinal proveniente dos sensores. - 1 tarefa de planeamento de trajectória e controlo de velocidade. Detecção e Controlo dos RSM - Scanning dos RSM. - Detecção. - Predição das posições dos RSM. - Planeamento. - Envio da informação para os RSMs. Universidade de Aveiro Sistemas de Tempo Real 6

8 Problemas no escalonamento Universidade de Aveiro Sistemas de Tempo Real 7 - Problemas surgem devido à sobrecarga de operações: - Executar um scan com os 24 sensores. - Detectar obstáculos. - Calcular as trajectórias/velocidade. - Enviar os pontos de destino aos RSMs. - Monitorizar a localização de cada RSMs. - Monitorizar a performance do sistema.

9 Problemas no escalonamento Universidade de Aveiro Sistemas de Tempo Real 8 Devido ao elevado número de tarefas que o sistema possui, em ambientes com um grande número de obstáculos ou sistemas com muitos RSM, podemos obter condições de sobrecarga. O tempo de execução do algoritmo de predição é determinístico, uma vez que é composto por um número finito de instruções de cálculo. O cálculo é feito para cada RMS. A utilização do processador por esta tarefa é dada por: WCET- Tempo máximo de execução da tarefa (3.8ms x n) ρL – Período de Scanning

10 Problemas no escalonamento Universidade de Aveiro Sistemas de Tempo Real 9 Deste facto pode-se depreender que: - Para um aumento da precisão de localização dos RSMs teremos uma diminuição do período de scaning que conduz a um aumento de utilização do processador. - Para o aumento do número de RSMs teremos um aumento do WCET que conduz também a um aumento de utilização do processador. Soluções: - Reduzir a velocidade do foreman. - Reduzir o número de RSMs subordinados ao foreman. - Reduzir a exactidão de posicionamento exigido para os RSMs.

11 Conclusão - Sistemas que possuam um grande número de tarefas são propícios a terem condições de sobrecarga. O projecto do sistema deverá contemplar, portanto, as condições de pior caso. - Deve existir sempre um compromisso entre as grandezas que queremos obter. Neste caso específico, não é possível obtermos a velocidade máxima do foreman e a melhor precisão possível para a localização dos RSM, devido ao facto de levar a uma sobrecarga do sistema. - Sistema tipicamente de tempo-real. Tarefas como a leitura dos sonares, posicionamento dos RSM devem ser feitas dentro de um intervalo de tempo tal, que permita obter valores válidos e em tempo util. Universidade de Aveiro Sistemas de Tempo Real 10

12 Bibliografia Alaapos Qadi Goddard, S. Jiangyang Huang Farritor, S., “A performance and schedulability analysis of na autonomous mobile robor”, Proceedings of the 17th Euromicro Conference on Real-Time Systems, 2005