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Rolland III & SimRobot ein Überblick - 1 -Christian Mandel09.12.2005 Rolland III Rollstuhl / Sensorik / Aktuatorik Kinematische Eigenschaften Navigationsverfahren.

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Präsentation zum Thema: "Rolland III & SimRobot ein Überblick - 1 -Christian Mandel09.12.2005 Rolland III Rollstuhl / Sensorik / Aktuatorik Kinematische Eigenschaften Navigationsverfahren."—  Präsentation transkript:

1 Rolland III & SimRobot ein Überblick - 1 -Christian Mandel Rolland III Rollstuhl / Sensorik / Aktuatorik Kinematische Eigenschaften Navigationsverfahren Beispiele multimodaler Steuerung SimRobot Allgemeiner Roboter Simulator Spezialisierung für Rolland III: - GTRolland Ansteuerung von Rolland III Simulation von Rolland III Aufnahme / Abspielen von Log-Dateien Processes / Modules / Solutions / Representations

2 Rolland III ein Überblick - 2 -Christian Mandel Rollstuhl Rolland II (Meyra Genius 1.522) Rolland III (Meyra Champ 1.594)

3 - 3 -Christian Mandel Rolland II (Ackermann Lenkung)Rolland III (Differenzial Antrieb) Kinematik [1] Rolland III ein Überblick [1] Dudek, G., Jenkin, M. (2000). Computational Principles of Mobile Robotics. Cambridge University Press.

4 - 4 -Christian Mandel Rolland III ein Überblick Sensorik LaserScanner Siemens LS4 [2] - Öffnungswinkel: 190° - laterale Auflösung: max. 0.36° (entspricht 527 Messstrahlen) - radiale Auflösung: 5mm bis zu einer Entfernung von max. 50m - Wellenlänge: 905 nm - min. Remissionsgrad: 20% - Scanrate: 25 Scans/s - Interface: RS 232, RS 422 [2] Technische Dokumentation des Siemens LS4 online über:

5 Odometriesensor (Inkrementalgeber) Lenord + Bauer GEL Magnetsensoren messen Rotationsgeschwindigkeit der an den Antriebsachsen angebrachten Zahnräder - Rechteckförmiges Ausgangssignal 0 – 25 kHz - Interface: RS232 via AD-Wandler aus modifizierter Mausplatine Rolland III ein Überblick - 5 -Christian Mandel Sensorik

6 Rolland III ein Überblick - 6 -Christian Mandel Navigationsverfahren [3] Latombe, J.C. (1991). Robot Motion Planning. The Cluwer International Series in Engineering and Computer Science, Robotics: Vision, Manipulation and Sensors. Cluwer Academic Publishers. [4] Fox, D., Burgard, W., Thrun, S. (1995). The Dynamic Window Approach To Collision Avoidance. Technical Report University of Bonn. [5] Borenstein, J., Koren, Y. (1989). Real-time Obstacle Avoidance for Fast Mobile Robots. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics. Klassische Ansätze [3] : - Roadmap - Potenzialfeld - Zellunterteilung Auf Rolland III implementierte Ansätze: - Abwandlung des Dynamic Window Approach [4] - Virtual Force Field Method [5] Experimenteller Status

7 Rolland III ein Überblick - 7 -Christian Mandel Beispiele Multimodaler Steuerung Natürlichsprachliche Kommandos: Take the 2nd. turn to the right. [6] [6] Kyriacou, T., Burgmann, G., Lauria, S. (2004). Vision-Based Urban Navigation Procedures for Verbally Instructed Robots. To appear in the Journal Robotics and Autonomous Systems [7] Chronis, G., Skubic, M. (2004). Robot Navigation UsingQualitative Landmark States from Sketched Route Maps. Proc. of the IEEE Intl. Conf. On Robotics and Automation. Auf Skizzen basierende Kommandos [7]

8 SimRobot verfügbar im WWW [8] GTRolland als Spezialisierung von SimRobot - Verfügbar als SubVersion Projekt [9][10] - Kompilierbar mit Microsoft Visual Studio C / Abgeleitet vom Rahmenwerk des Robocup GermanTeam [11] - 8 -Christian Mandel GTRolland als Spezialisierung von SimRobot [8] SimRobot online über: [9] SubVersion-Client für Windows Plattform online über: [10] GTRolland-Projekt für Windows Plattform via SVN über: https://nyx.informatik.uni-bremen.de/svn/GTRolland/trunkhttps://nyx.informatik.uni-bremen.de/svn/GTRolland/trunk// Projekt auschecken https://nyx.informatik.uni-bremen.de/svn/GTRolland/tagshttps://nyx.informatik.uni-bremen.de/svn/GTRolland/tags // Tags einchecken https://nyx.informatik.uni-bremen.de/svn/GTRolland/brancheshttps://nyx.informatik.uni-bremen.de/svn/GTRolland/branches // Branches einchecken [11] Hilfreiche Dokumentation online über: Abschnitte: Architecture, Source Code, Processes, Senders, and Receivers, Streams, Debugging Mechanisms, SimGT2003 Usage SimRobot (GTRolland) ein Überblick

9 - 9 -Christian Mandel Aktive Komponenten: Processes #include "Tools/Process.h" class Example1 : public Process { public: virtual int main() { printf("Hello World!\n"); return 0; } }; MAKE_PROCESS(Example1); SimRobot (GTRolland) ein Überblick

10 - 10 -Christian Mandel SimRobot (GTRolland) ein Überblick Aufgabenorientierte Komponenten: Modules / Solutions #include "Tools/Process.h" #include "Modules/TestModule/ TestModuleSelector.h" class Example2 : public Process { public: TestModuleSelector* testModule; Example2() { // testModule konstruieren } ~Example2() { // testModule zerstören } virtual int main() { testModule->execute(); return 0; } }; MAKE_PROCESS(Example2); #include " Tools/Module/Module.h " class TestModulemInterfaces { } class TestModule : public Module, public TestModuleInterfaces { } #include " TestModule.h " class TestModuleSolutionA : public TestModule, { virtual void execute(){} } #include " Tools/Module/ModuleHandler.h " #include " TestModuleA.h " class TestModuleSelector : public ModuleSelector, public TestModuleInterfaces { } Example.h TestModuleSelector.h TestModuleA.h TestModule.h

11 - 11 -Christian Mandel SimRobot (GTRolland) ein Überblick Datenverwaltende Komponenten: Representations class NumberRepresentation { public: int number; NumberRepresentation() {number = 0;} }; Out& operator<<(Out& stream, const NumberRepresentation& repr) { return stream << repr.number; } In& operator>>(In& stream, NumberRepresentation& repr) { return stream >> repr.number; }

12 - 12 -Christian Mandel SimRobot (GTRolland) ein Überblick Austausch von Representations zwischen Processes: SENDER #include "Tools/Process.h" class Example3 : public Process { private: SENDER(NumberRepresentation); public: Example3() : INIT_SENDER(NumberRepresentation,false) {} virtual int main() { ++theNumberRepresentationSender.number; theNumberRepresentationSender.send(); return 0; } }; MAKE_PROCESS(Example3);

13 SimRobot (GTRolland) ein Überblick Christian Mandel Austausch von Representations zwischen Processes: RECEIVER #include "Tools/Process.h" class Example4 : public Process { private: RECEIVER(NumberRepresentation); public: Example4() : INIT_RECEIVER(NumberRepresentation,true) {} virtual int main() { printf("Number %d\n", theNumberRepresentationReceiver.number); return 0; } }; MAKE_PROCESS(Example4);

14 Control - Abarbeitung der zeitkritischen Module wie z.B.: OdometryCalculator LaserScanProcessor DriveController SafetyLayer … Planner - Abarbeitung der weniger zeitkritischen Module wie z.B.: GlobalLocalizer VoronoiCalculator DoorRecognizer RouteGraphProcessor … Communication Debug SimRobot (GTRolland) ein Überblick Christian Mandel Processes

15 Behaviours [Rollstuhlsteuerung über Grundverhalten wie z.B: Wandverfolgung] - Solutions: ElementaryBehaviours(work in progress) NDBehaviours(work in progress) Connector [Netzwerkschnittstellen zu anderen Rechnern] - Solutions: DialogConnector(special application) RemoteControlConnector(special application) SharCConnector (special application) DoorRecognizer [Features erkennen aus Sensordaten: Türen] - Solutions: DefaultDoorRecognizer(to be used) SymmetryDoorRecognizer(work in progress) Christian Mandel Modules SimRobot (GTRolland) ein Überblick

16 - 16 -Christian Mandel DriveController [Schnittstelle: Fahrkommandos-Rollstuhl] - Solutions: JoystickDriveController(to be used) InverseJoystickDriveController(to be used) RemoteJoystickDriveController(special application) MotionDriveController(to be used) GlobalLocalizer [Lokalisierung innerhalb einer gegebenen globalen Karte] - Solutions: DistanceGlobalLocalizer(to be used) VoronoiGlobalLocalizer(work in progress) MarkovGlobalLocalizer(deprecated) Modules SimRobot (GTRolland) ein Überblick

17 GlobalMapper [Aufbau einer globalen Karte aus Sensordaten] - Solutions: HistogramGlobalMapper(work in progress) ImageProcessor [Aufbereitung von low-level Kamera-Daten] - Solutions: DefaultImageProcessor(work in progress) LaserScanProcessor [Aufbereitung von low-level LaserScanner-Daten] - Solutions: DefaultLaserScanProcessor(to be used) LaserScanFrontProcessor(to be used) LaserScanBackProcessor(to be used) Christian Mandel Modules SimRobot (GTRolland) ein Überblick

18 LocalMapper [Aufbau einer lokalen Karte aus Scanpunkten] - Solutions: DefaultLocalMapper (deprecated) PolygonLocalMapper (to be used) LocalPathPlanner [Lokale Navigation incl. Hindernisvermeidung] - Solutions: AStarLocalPathPlanner (work in progress) DWALocalPathPlanner (work in progress) VirtualForceFieldLocalPathPlanner (work in progress) Modules Christian Mandel SimRobot (GTRolland) ein Überblick

19 - 19 -Christian Mandel SimRobot (GTRolland) ein Überblick Modules OdometryCalculator [Aufbereitung von low-level Odometrie-Daten] - Solutions: OdometersOnlyOdometryCalculator(to be used) PathController [Bahnregler zur Verwendung mit DWALocalPathPlanner] - Solutions: DefaultPathController(to be used) RouteGraphProcessor [Verwaltung von RoutenGraphen] - Solutions: DefaultRouteGraphProcessor(work in progress)

20 - 20 -Christian Mandel SimRobot (GTRolland) ein Überblick SafetyLayer [Sicherheitsmodul das auf lokalen Karten arbeitet] - Solutions: SAMSafetyLayer(to be used) VoronoiCalculator [Berechnung von Distanzkarten und Voronoidiagrammen] - Solutions: DoubleSweepVoronoiCalculator(to be used) IPPVoronoiCalculator(work in progress) Modules

21 - 21 -Christian Mandel SimRobot (GTRolland) ein Überblick Perception - ScanPoints * (ScanPointsCollection) Perception - ScanSegments * (ScanSegmentsCollection) Representations * inklusive OdometriePose

22 Cognition - EvidenceGrid Cognition - DistanceGrid Christian Mandel SimRobot (GTRolland) ein Überblick Representations

23 SimRobot (GTRolland) ein Überblick Christian Mandel Representations RouteGraph


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