POUŽÍVATEĽSKÁ PRÍRUČKA - Technická univerzita v Košiciach

TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH
FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A INFORMATIKY
Katedra kybernetiky a umelej inteligencie
Centrum pre inteligentné technológie
POUŽÍVATEĽSKÁ PRÍRUČKA
Mária Virčíková
Vedúci diplomovej práce: Prof. Ing. Peter Sinčák, PhD.
Košice 2010

KKUI FEI
Obsah
Zoznam obrázkov..........................................................................................................3
1 Funkcia programu.......................................................................................................4
2 Súpis obsahu dodávky ................................................................................................5
3 Inštalácia programu ....................................................................................................6
3.1 Požiadavky na technické prostriedky ...................................................................6
3.2 Požiadavky na programové prostriedky................................................................6
3.3 Technické pozadie ...............................................................................................7
4 Použitie programu ......................................................................................................8
5 Popis pracovných súborov ........................................................................................10
6 Obmedzenia programu .............................................................................................11
7 Chybové hlásenia .....................................................................................................12
8 Príklad použitia ........................................................................................................13
9. Zhodnotenie riešenia................................................................................................14
Príloha E: Používateľská príručka 2

KKUI FEI
Zoznam obrázkov
Obr. 1: Uvítacie okno Webotsu po jeho spustení............................................................8
Obr. 2: Simulačné prostredie Webots.............................................................................9
Obr. 3: Otvorenie nášho sveta........................................................................................9
Obr. 4: Jednotlivé tance robotov ohodnotíme na tabuľke známkami od 1 do 5.............13
Obr. 5: Panel systému Webots,kde sa spúšta simulácia ................................................13
Príloha E: Používateľská príručka 3

KKUI FEI
1 Funkcia programu
Uvedený programový systém predstavuje implementáciu interaktívneho genetického
algoritmu pre generovanie tanca robota Naa.
Tvorenie a navrhovanie tanečných choreografií patrí medzi aplikácie, u
ktorých je veľmi ťažké, niekedy nemožné hodnotiace funkcie vyjadriť numericky –
alebo aspoň kvantitatívne. Nevieme špecifikovať optimalizačné parametre procesu,
pretože kritériá pri takýchto systémoch sú subjektívne, to znamená, že sú závislé od
konkrétneho posudzovateľa. Výstupy takého systému závisia od preferencií, zmyslov,
emócií a porozumení človeka. V interaktívnych evolučných výpočtoch je funkcia
vhodnosti nahradená ľudským užívateľom.
Implementácia zahŕňa používateľské rozhranie, ktoré umožňuje:
Proces interaktívnej evolúcie tanečných sekvencií, kde užívateľ predstavuje
dôležitý faktor ovplyvňujúci budúce generácie tancov. Interaktívny genetický
algoritmus je optimalizačný nástroj, ktorý využíva kooperáciu človeka a počítača, to
znamená, že systém sa vyvíja na základe hodnotenia, ktoré predstavuje subjektívne
hodnotenie získané od človeka (funkcia vhodnosti) ako hodnotenie vzdialenosti medzi
vlastnou predstavou a výstupom optimalizačného procesu v psychologickom priestore.
Príloha E: Používateľská príručka 4

KKUI FEI
2 Súpis obsahu dodávky
Súčasťou priloženého kompaktného disku je:
zdrojové kódy v jazyku Python,
zdrojové kódy ku prostrediu Webots,
používateľská príručka v elektronickej podobe a
systémová príručka v elektronickej podobe
Teoretický základ riešenia a jeho základný framework je popísaný v hlavnej časti
diplomovej práce.
Príloha E: Používateľská príručka 5

KKUI FEI
3 Inštalácia programu
3.1 Požiadavky na technické prostriedky
Program nemá žiadne špeciálne požiadavky na technické prostriedky.
Bol testovaný na operačných systémoch:
- Windows XP Home Edition,
- Windows Vista Business Edition,
- Ubuntu 10.04 LTS.
A na:
- PC lenovo: Intel Pentium, Pentium (R) Dual-Core CPU, 2GB pamäte
RAM.
- Notebooku Eee PC: Intel(R) Atom(TM) CPU N270, 0.99GB pamäte
RAM.
Program na generovanie robotického tanca je prenositeľný na akýkoľvek
operačný systém.
Simulátor Webots je kompatibilný s operačnými systémami:
- Linux, min. glibc 2.3,
- Windows XP, 7 alebo Vista,
- Mac OS X 10.5 alebo novší.
3.2 Požiadavky na programové prostriedky
Aby program fungoval je nutné mať nainštalované:
- Python 2.6.5, ktorý sa dá stiahnuť zo stránky
o http://www.python.org/download/
Príloha E: Používateľská príručka 6

KKUI FEI
- GUI je v Pythone urobené pomocou modulu Tkinter, čo je štandardné rozhranie
Pythona k Tk GUI toolkit. Sú kompatibilné s väčšinou Unix platformami, ako aj
s Windows systémami. Samotné Tk nie je časťou jazyka Python, ale nachádza sa
v tzv. Active State. Viac informácií možné nájsť na stránke:
o http://docs.python.org/library/tkinter.html
- Jazyk Tcl/Tk (Command Language), ktorý sa využíva v programe na návrh GUI.
Je to skriptovací jazyk bežiaci na platformách Windows, Unix aj Macintosh. Tcl
je jednoduchý a open-source, možný stiahnuť napríklad cez internetovú stránku:
o http://www.tcl.tk/software/tcltk/
- Vývojové prostredie Webots, ktoré je v plnej verzii dostupné na 30 dní a možné
stiahnuť zo stránky:
o http://www.cyberbotics.com/products/webots/download.html
3.3 Technické pozadie
Systém bol programovaný v jazyku Python, konkrétne vo verzii: 2.6.5, vo vývojovom
prostredí NetBeans IDE 6.7, ktoré je voľné dostupné na stránke:
- NetBeans IDE for Python EA2 Download:
o http://download.netbeans.org/netbeans/6.7/python/ea2/
Simulácia bola vytvorená v spomínanom prostredí Webots, konkrétne vo verzii:
- Webots 6.
Príloha E: Používateľská príručka 7

KKUI FEI
4 Použitie programu
Po spustení interaktívneho algoritmu v jazyku Python, napríklad pomocou vývojového
prostredia NetBeans, v ktorom bol vyvíjaný, je nutné spustiť simulačné prostredie
Webots. Po spustení sa objaví okno (Obr. 1):
Obr. 1: Uvítacie okno Webotsu po jeho spustení
Na tomto okne užívateľ by mal kliknúť na tlačido Robotstadium Contest.
Takýmto spôsobom sa užívateľ ocitne v simulačnom prostredí, ako je napríklad na
nasledujúcom obrázku (Obr. 2):
Príloha E: Používateľská príručka 8

KKUI FEI
Obr. 2: Simulačné prostredie Webots
Keďže Webots načíta nejaký default svet, klikneme na tlačidlo File na hornej
lište Webotsu vľavo, ďalej na Open World a vyberieme „náš svet“, ktorý sa volá
danceworld.wbt. Po úspešnom načítaní nami vytvoreného, tanečného sveta, uvidíme
(Obr. 3):
Obr. 3: Otvorenie nášho sveta
Príloha E: Používateľská príručka 9

KKUI FEI
5 Popis pracovných súborov
Pracovné súbory majú formát CSV (Comma Separated Value), ktorý predstavuje
štandardizovaný a verejne známy formát. Formát CSV dokáže bez problémov prečítať
väčšina tabuľkových a textových programov. Je často používaný pre výmenu dát medzi
rôznorodými aplikáciami.
V jazyku Python je načítanie súboru:
nazov='C:\Program
Files\Webots\projects\contests\\nao_robocup\controllers\\nao_
soccer_player_blue\\all_gene.csv'
a=open(nazov)
k=a.read()
a.close()
Allgene.csv: súbor, kde sa ukladajú informácie o fenotype, ktoré načítajú a
použijú v ďalšej evolúcii.
Každý robot má vlastný súbor s informáciou o jeho fenotype, aby sa zabezpečilo, že
každý z nich pracuje len s jeho fenotypom. Prvý robot pracuje s prvým fenotypom.
V jazyku Python je zápis riešený zdrojovým kódom:
if krok1 == 1:
myfile='C:\Program
Files\Webots\projects\contests\\nao_robocup\controllers\\nao_
soccer_player_blue\\gene1.csv'
file = open(myfile,"w")
Simulačné prostredie načíta spomínané súbory s uloženým fenotypom pre každého
robota osobitne. V jazyku C++ je to:
ifstream inFile;
if (robot_name == "Orange Nao")
{ inFile.open("gene1.csv"); }
Príloha E: Používateľská príručka 10

KKUI FEI
6 Obmedzenia programu
Priame obmedzenia programu nie sú známe. Program má nepriame obmedzenia na
grafiku a pamäť súvisiace s použitím simulátora.
Odporúča sa grafická karta NVIDIA alebo ATI s minimálne 128 MB RAM.
Pamäť počítača by mala byť aspoň 512 MB RAM s 300 MB diskového priestoru
a procesor 1 GHz.
Príloha E: Používateľská príručka 11

KKUI FEI
7 Chybové hlásenia
V programe sa môžu vyskytnúť tieto chybové hlásenia:
- ImportError: No module named tkinter
Ak sa objaví hlásenie, že neexistuje modul s názvom TKinter, je potrebné nastaviť
konfiguráciu Pythonu užívateľa tak, aby zahrnula tento modul. Riešenie problému je
naištalovať jazyk Tcl/Tk ako je uvedené v tejto príručke v kapitole 3.2.
- IOError: [Errno 13] Permission denied: 'C:\\Program
Files\\Webots\\projects\\contests\\nao_robocup\\controllers\\nao_soccer_player
_blue\\all_gene.csv'
Táto chyba je bežná najmä v operačnom systéme Linux a Windows Vista.
Nesúvisí s navrhovaným systémom, ale je uvedená, pretože je to bežné chybové
hlásenie, ktoré by ale neskúseného užívateľa mohla zmiasť. Chybové hlásenie
Permission denied súvisí s nastavením práv na konkrétnom používanom systéme
počítača. V operačnom systéme Windows Vista stačí program, resp. vývojové
prostredie spustiť ako administrátor. V Linuxe sa práva nastavujú príkazom:
$ chmod [options] mode[,mode] file1 [file2 ...].
- unable to open file for reading
Chybové hlásenie unable to open file for reading sa vyskytuje priamo
v implementácii v simulácii, ktorá je naprogramovaná v jazyku C++. Znamená, že sa
nepodarilo načítať súbory obsahujúce informáciu s fenotypom. Odporúča sa
skontrolovať cestu, kde sú súbory uložené.
Príloha E: Používateľská príručka 12

KKUI FEI
8 Príklad použitia
1) Spustite program spôsobom uvedeným v podkapitole. 4.1
2) Odpozorujeme nultú generáciu tanca robotov.
3) Na základe našich preferencií ohodnotíme každého robota.
4) Stlačíme tlačidlo evolution.
5) Na paneli Webotsu (Obr. 5) klikneme na Revert simulation
6) Kroky 4) – 5) opakujeme, pokiaľ nedostaneme želaný výsledok.
7) Počas priebehu simulácie môžeme kedykoľvek pozastaviť jej priebeh.
8) V prípade, že výstupný tanec splnil naše požiadavky, môžeme si súbory
obsahujúce informáciu s jeho fenotypom uložiť.
Obr. 4: Jednotlivé tance robotov ohodnotíme na tabuľke známkami od 1 do 5
Obr. 5: Panel systému Webots,kde sa spúšta simulácia
Príloha E: Používateľská príručka 13

KKUI FEI
9. Zhodnotenie riešenia
Tento program predstavuje implementáciu navrhnutého systému pre interaktívnu
evolúciu tanečnej choreografie robotov Nao.
Riešenie bolo vhodné na realizáciu potrebných experimentov, ale na ďalšie
experimenty je nevyhnutné pracovať na reálnych robotoch.
Tým, ktorí budú v tomto projekte pokračovať, odporúčam preštudovať systémy
robotického tanca, z ktorých som vychádzala a ktoré sú uvedené v hlavnej časti mojej
bakalárskej práce.
Príloha E: Používateľská príručka 14