Plan wystąpienia Cel projektu

dr inŜ. Maciej Horczyczak 

Symulator robota mobilnego 

http://thinkbeta.com/blog/wp-content/uploads/2007/10/spykee.jpg 



Cel projektu 

• uruchomienie ćwiczeń w laboratorium 

ROPRM/POROB 

• wykształcenie u studentów umiejętności: 

– tworzenia algorytmów 

– programowania algorytmicznego 

– programowania urządzeń o cechach rzeczywistych 

(dokładności, opóźnienia, niestabilności)‏ 



Plan wystąpienia 

• geneza, cel i załoŜenia projektu 

• co powstało? 

• symulator w akcji 

• wykorzystanie symulatora 

• moŜliwości i perspektywy 



Uwarunkowania projektu 

• projekt realizowany siłami własnymi (finansowanie, 

moŜliwości rozbudowy i adaptacji)‏ 

• krótki czas realizacji 

• szeroki zakres wykorzystania (duŜy zakres zadań i 

zastosowań)‏ 

• atrakcyjność dla studentów 

• niebanalność realizowanych zadań oraz technik 

programowania 

• szybkość opanowania programowania symulatora 

1



ZałoŜenia projektu 

• symulator komputerowy 

• platforma sprzętowa: dostępne komputery i sieć 

• symulacja robota mobilnego 

– zmienne środowisko 

– wiele róŜnych czujników i efektorów 

– zróŜnicowane, niebanalne zadania 

– czytelna wizualizacja 



Rezultat pracy: 

• sterownik: program rster 

• robot i środowisko: 

program rsym 

• moduł łączności: 

biblioteka komplik 

• dokumentacja, instrukcja i 

przykłady (pdf, prg)‏ 

• oraz: zadania do ćwiczeń 



ZałoŜenia projektu cd. 

• wykorzystanie jezyka programowania z EMM (z 

ewentualnymi modyfikacjami)‏ 

• zastapienie EMM symulatorem robota i jego środowiska 

• połączenie obu elementów modułem łączności sieciowej 

• nadanie cech realizmu obiektowi sterowania i procesowi 

sterowania (niedokładności odczytów, opóźnienia, 

paralelizm pracy robota i sterownika, element 

przypadkowości, itp)‏ 



rster - sterownik robota 

2



Język programowania 

'gdzieś miedzy BASICiem a assemblerem' 

• obliczenia zmiennoprzecinkowe 

• porty we-wy (wartości całkowite 8-bitowe)‏ 

• stałe liczbowe i tekstowe 

• zmienne proste rzeczywiste 

• instrukcja goto i etykiety 

• instrukcje warunkowe 

• pętla while 



rsym - symulator robota 

i jego środowiska 

• umowne jednostki długości i czasu 

– długość: jednostka wewnętrzna symulatora ('1 cal')‏ 

– czas: tiki (1 sekunda = 18.2 tików)‏ 

• odniesienie do rzeczywistości: 

obszar: kwadrat 25,5m 

robot: średnica 0,75m 

prędkość robota: 1,25 km/h 



Język programowania cd. 

'gdzieś miedzy BASICiem a assemblerem' 

• wejście/wyjście konsolowe 

• instrukcje obsługi wywołań podprogramów 

• przekazywanie parametrów przez zmienną globalną 

• potęgowanie, logarytmy, funkcje trygonometryczne 

• instrukcje odliczania czasu 

• moŜliwość tworzenia bibliotek (inkluzje)‏ 

• komentarze 



Środowisko 

• obszar 1000x1000 jedn. 

• podłoŜe: gleba, trawa 

• predefiniowane 

środowiska: gleba, 

trawnik, tor, ścieŜki w 

zakładzie 

• przeszkody kołowe i 

trójkątne 

• markery (0-3 sztuk)‏ 

3



Środowisko - warianty 



Robot 

• WY: napęd dla koła lewego i prawego 3 prędkości w przód i w tył 

• WY: noŜe koszące (wł/wył)‏ 

• WY: port konfiguracji czujnika ultradźwiękowego 

• WE: czujnik podłoŜa (gleba, trawa, marker)‏ 

• WE: czujnik orientacji (kompas); kąt pełny=120 jednostek 

• WE: czujnik ultradźwiękowy; zasięg 25-300 jedn. półkąt rozwarcia 

wiązki 10 stopni 

• WE: czujniki namiarów i odległości od markerów (0-3 sztuk)‏ 



Środowisko - warianty 



Robot 

4



Dokumentacja 

• dokumentacja programistyczna programów (uŜytek wewnętrzny)‏ 

• instrukcja uŜytkownika programu rsym 

• instrukcja uŜytkownika programu rster 

• opis gramatyki języka 

• przykładowe programy (PRG)‏ 

• interpreter rster0 - 'goły' język bez moŜliwości sterowania 

całość dostępna jako PDF i PRG przez WWW 



Symulator 

Ocena realizmu 

• zauwaŜalna niestabilność ruchu 

• zauwaŜalna nieciąglość (dyskretność) odczytów 

• niedokładności odczytów czujników 

• równoległość (czasowa niezaleŜność) procesów sterowania i 

symulacji 

Ciekawostki 

• komunikacja i algorytm Deckera 

• 'pułapki' na programujących 



Symulator w działaniu 

zakładane rzeczywiste (średnia, odch.std.)‏ 

promień skrętu: 0, 14, 43, 70 jedn. 

prędkości: 0,25 jedn/tik 0,2545 0,0147 

0,50 0,4995 0,0035 

0,75 0,7484 0,0104 

CUbłąd pomiaru odległości 0,0 jedn. 0,8667 1,829 

półkąt rozwarcia stoŜka 20,0 st. 19,606 1,296 

markery 

bład pomiaru odległości 2,5 jedn. 2.05 4,310 

namiary 3 st 3 st 



Symulator - wykorzystanie 

Faktyczne: 

• ćwiczenia w laboratorium ROPRM (8 wersji)‏ 

• ćwiczenia w laboratorium POROB 

• 1 praca dyplomowa (aktualnie): 

'Wykorzystanie metody SLAM w sterowaniu robota mobilnego' 

• wykorzystanie róŜnych elementów projektu w dydaktyce 

Potencjalne: 

• prace przejściowe/dyplomowe: (1) biblioteka standardowych 

procedur, (2) badania własności robota, (3) wdraŜanie i testowanie 

wybranych algorytmów 

• prace własne 

5



Doświadczenia dydaktyczne 

SpostrzeŜenia: 

• symulator wymaga dobrej orientacji w kilku dziedzinach 

• potrzebna jest umiejętność radzenia sobie ze złoŜonymi, 

kilkupoziomowymi zagadnieniami 

• wyraźne rozseparowanie studentów 

Opinie studentów n/t zajęc z symulatorem 

• trudne 

• ciekawe 

• dające nowe doświadczenia i umiejętności 

• za mało czasu na taki temat 



autor 

dziękuje Państwu za uwagę 

a takŜe 

za uwagi (cenne) i pomysły (inspirujące)‏ 

mgr inŜ. Grzegorzowi Lisowi 

oraz dr inŜ. Radosławowi Morkowi 

i zaprasza na demonstrację symulatora 



Perspektywy i moŜliwości 

• symulator jako wirtualny model i wzór projektowanego 

rzeczywistego robota mobilnego 

• rozbudowa symulatora 

– bogatsze środowisko (nowe obiekty)‏ 

– środowisko dynamicznie zmienne (ruchome obiekty)‏ 

– kilka robotów jednocześnie (? kilka sterowników)‏ 

– wersja domowa (Windows(?), jeden komputer)‏ 

• opracowanie innego (inaczej programowanego) sterownika 

zamiast programu rster 

6

Plan wystąpienia Cel projektu

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?