Rollstuhl / Sensorik / Aktuatorik Kinematische Eigenschaften Rolland III & SimRobot ein Überblick 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 Christian Mandel - 1 - 09.12.2005

Rolland III (Meyra Champ 1.594) Rolland III ein Überblick Rollstuhl Rolland III (Meyra Champ 1.594) Rolland II (Meyra Genius 1.522) Christian Mandel - 2 - 09.12.2005

Rolland II (Ackermann Lenkung) Rolland III (Differenzial Antrieb) Rolland III ein Überblick Kinematik [1] Rolland II (Ackermann Lenkung) Rolland III (Differenzial Antrieb) [1] Dudek, G., Jenkin, M. (2000). Computational Principles of Mobile Robotics. Cambridge University Press. Christian Mandel - 3 - 09.12.2005

LaserScanner Siemens LS4 [2] Öffnungswinkel: 190° Rolland III ein Überblick 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 Sensorik [2] Technische Dokumentation des Siemens LS4 online über: http://www2.automation.siemens.com/cd/safety/html_00/produkte/optisch_laser.htm Christian Mandel - 4 - 09.12.2005

Odometriesensor (Inkrementalgeber) Lenord + Bauer GEL 248 Rolland III ein Überblick Sensorik Odometriesensor (Inkrementalgeber) Lenord + Bauer GEL 248 Magnetsensoren messen Rotationsgeschwindigkeit der an den Antriebsachsen angebrachten Zahnräder Rechteckförmiges Ausgangssignal 0 – 25 kHz Interface: RS232 via AD-Wandler aus modifizierter Mausplatine Christian Mandel - 5 - 09.12.2005

Klassische Ansätze [3]: Roadmap Potenzialfeld Zellunterteilung Rolland III ein Überblick Klassische Ansätze [3]: Roadmap Potenzialfeld Zellunterteilung Auf Rolland III implementierte Ansätze: Abwandlung des Dynamic Window Approach [4] Virtual Force Field Method [5] Navigationsverfahren Experimenteller Status [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. Christian Mandel - 6 - 09.12.2005

Beispiele Multimodaler Steuerung Rolland III ein Überblick Beispiele Multimodaler Steuerung Natürlichsprachliche Kommandos: „Take the 2nd. turn to the right.“ [6] Auf Skizzen basierende Kommandos [7] [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. Christian Mandel - 7 - 09.12.2005

GTRolland als Spezialisierung von SimRobot SimRobot (GTRolland) ein Überblick GTRolland als Spezialisierung von SimRobot SimRobot verfügbar im WWW [8] GTRolland als Spezialisierung von SimRobot Verfügbar als SubVersion Projekt [9][10] Kompilierbar mit Microsoft Visual Studio C++ 7.1 / 8.0 Abgeleitet vom Rahmenwerk des Robocup GermanTeam [11] [8] SimRobot online über: http://www.tzi.de/simrobot [9] SubVersion-Client für Windows Plattform online über: http://tortoisesvn.tigris.org/ [10] GTRolland-Projekt für Windows Plattform via SVN über: https://nyx.informatik.uni-bremen.de/svn/GTRolland/trunk // Projekt auschecken https://nyx.informatik.uni-bremen.de/svn/GTRolland/tags // Tags einchecken https://nyx.informatik.uni-bremen.de/svn/GTRolland/branches // Branches einchecken [11] Hilfreiche Dokumentation online über: http://www.robocup.de/germanteam/GT2003.pdf Abschnitte: „Architecture“, „Source Code“, „Processes, Senders, and Receivers“, „Streams“, „Debugging Mechanisms“, „SimGT2003 Usage“ Christian Mandel - 8 - 09.12.2005

Aktive Komponenten: Processes SimRobot (GTRolland) ein Überblick Aktive Komponenten: Processes #include "Tools/Process.h" class Example1 : public Process { public: virtual int main() printf("Hello World!\n"); return 0; } }; MAKE_PROCESS(Example1); Christian Mandel - 9 - 09.12.2005

Aufgabenorientierte Komponenten: Modules / Solutions SimRobot (GTRolland) ein Überblick Aufgabenorientierte Komponenten: Modules / Solutions #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, #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); TestModule.h TestModuleA.h Example.h TestModuleSelector.h Christian Mandel - 10 - 09.12.2005

Datenverwaltende Komponenten: Representations 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; Christian Mandel - 11 - 09.12.2005

Austausch von Representations zwischen Processes: SENDER 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); Christian Mandel - 12 - 09.12.2005

Austausch von Representations zwischen Processes: RECEIVER SimRobot (GTRolland) ein Überblick 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); Christian Mandel - 13 - 09.12.2005

Abarbeitung der zeitkritischen Module wie z.B.: OdometryCalculator SimRobot (GTRolland) ein Überblick Processes 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 Christian Mandel - 14 - 09.12.2005

ElementaryBehaviours (work in progress) SimRobot (GTRolland) ein Überblick Behaviours [Rollstuhlsteuerung über Grundverhalten wie z.B: Wandverfolgung] Solutions: ElementaryBehaviours (work in progress) NDBehaviours (work in progress) Connector [Netzwerkschnittstellen zu anderen Rechnern] DialogConnector (special application) RemoteControlConnector (special application) SharCConnector (special application) DoorRecognizer [Features erkennen aus Sensordaten: Türen] DefaultDoorRecognizer (to be used) SymmetryDoorRecognizer (work in progress) Modules Christian Mandel - 15 - 09.12.2005

DriveController [Schnittstelle: Fahrkommandos-Rollstuhl] Solutions: SimRobot (GTRolland) ein Überblick Modules 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] DistanceGlobalLocalizer (to be used) VoronoiGlobalLocalizer (work in progress) MarkovGlobalLocalizer (deprecated) Christian Mandel - 16 - 09.12.2005

GlobalMapper [Aufbau einer globalen Karte aus Sensordaten] Solutions: SimRobot (GTRolland) ein Überblick GlobalMapper [Aufbau einer globalen Karte aus Sensordaten] Solutions: HistogramGlobalMapper (work in progress) ImageProcessor [Aufbereitung von low-level Kamera-Daten] DefaultImageProcessor (work in progress) LaserScanProcessor [Aufbereitung von low-level LaserScanner-Daten] DefaultLaserScanProcessor (to be used) LaserScanFrontProcessor (to be used) LaserScanBackProcessor (to be used) Modules Christian Mandel - 17 - 09.12.2005

LocalMapper [Aufbau einer lokalen Karte aus Scanpunkten] Solutions: SimRobot (GTRolland) ein Überblick LocalMapper [Aufbau einer lokalen Karte aus Scanpunkten] Solutions: DefaultLocalMapper (deprecated) PolygonLocalMapper (to be used) LocalPathPlanner [Lokale Navigation incl. Hindernisvermeidung] AStarLocalPathPlanner (work in progress) DWALocalPathPlanner (work in progress) VirtualForceFieldLocalPathPlanner (work in progress) Modules Christian Mandel - 18 - 09.12.2005

OdometryCalculator [Aufbereitung von low-level Odometrie-Daten] SimRobot (GTRolland) ein Überblick OdometryCalculator [Aufbereitung von low-level Odometrie-Daten] Solutions: OdometersOnlyOdometryCalculator (to be used) PathController [Bahnregler zur Verwendung mit DWALocalPathPlanner] DefaultPathController (to be used) RouteGraphProcessor [Verwaltung von RoutenGraphen] DefaultRouteGraphProcessor (work in progress) Modules Christian Mandel - 19 - 09.12.2005

SafetyLayer [Sicherheitsmodul das auf lokalen Karten arbeitet] SimRobot (GTRolland) ein Überblick Modules SafetyLayer [Sicherheitsmodul das auf lokalen Karten arbeitet] Solutions: SAMSafetyLayer (to be used) VoronoiCalculator [Berechnung von Distanzkarten und Voronoidiagrammen] DoubleSweepVoronoiCalculator (to be used) IPPVoronoiCalculator (work in progress) Christian Mandel - 20 - 09.12.2005

ScanPoints* (ScanPointsCollection) SimRobot (GTRolland) ein Überblick Representations Perception ScanPoints* (ScanPointsCollection) ScanSegments* (ScanSegmentsCollection) * inklusive OdometriePose Christian Mandel - 21 - 09.12.2005

Representations Cognition EvidenceGrid DistanceGrid SimRobot (GTRolland) ein Überblick Cognition EvidenceGrid DistanceGrid Representations Christian Mandel - 22 - 09.12.2005

Representations RouteGraph SimRobot (GTRolland) ein Überblick Christian Mandel - 23 - 09.12.2005