El Proyecto EasyBot - Facultad de Ingeniería
Contents
1. El procedimiento para la creaci n de una simulaci n real es an logo al descripto para el caso virtual Una de las diferencias consiste en que para el caso de real no debe cargarse una imagen de escenario desde el sistema de archivos ya que ser tomada por la videoc mara global Por otra parte la configuraci n del sistema de posicionamiento tiene un paso adicional que precisamente consiste en la captura de una imagen del escenario utilizando la videoc mara 3 6 Reproducci n de una simulaci n Una simulaci n nueva o cargada desde el sistema de archivos se repro duce mediante los controles ubicados en la ventana principal de EasyBot y que se muestran a continuaci n p Grabar Nueva Reinicializar ausar Simulaci n Velocidad al 100 e A A i 100 Reset Ajustar Velocidad leona Detener Reproducci n Simulaci n La velocidad de reproducci n simulaci n solamente puede modificarse para simulaciones virtuales o para reproducci n de simulaciones reales o virtuales en donde no existen limitaciones f sicas inherentes al robot como sucede en una simulaci n real Durante la ejecuci n de la simulaci n el usuario podr optar por la vista esquem tica o por la vista real En el primer caso se muestra el escenario representado por un conjunto de pol gonos y figuras geom tricas para lo cual se realiza un procesamiento previo de la imagen real En el segundo caso se muestra la imagen re2. Los escenarios pueden ser arbitrarios y limitados por la imaginaci n del usuario Un caso particular son los laberintos grafos que interconectan lugares o nodos a trav s de pasillos o aristas En este caso deber evi tarse el uso de obst culos o paredes que encierren completamente una region del escenario ya que debido a la utilizaci n del m todo Flood Fill para el procesamiento de im genes ser an reconocidos como objetos s lidos seg n se muestra en la siguiente imagen 3 2 Escenarios 6 O Mm Por esta raz n es que en la figura 2 puede observarse una peque a ranura en la parte inferior izquierda del escenerio ya que de otro modo la pared m s externa aislar a al interior del laberinto y fallar a el reconocimiento del mismo Por otra parte debe considerarse el uso de pasillos horizontales y o verticales no diagonales cuyo ancho sea aproximadamente el doble del ancho del robot Si adem s el laberinto posee conos coloreados ver figura 2 existen ciertas pautas que deber n respetarse para el correcto reconocimiento de los mismos a saber Un cono coloreado solo podr ubicarse enfrentando la desembocadura de un pasillo Por ejemplo 3 3 Agentes m viles 7 al Si dos o m s pasillos desembocan en un mismo punto nodo de ber utilizarse el mismo color para el cono Por ejemplo NO PERMITIDO PERMITIDO Dos o m s lugares no pueden identificarse
3. EasyBot v1 0 Manual del Usuario Augusto J Vega Juan M Caracoche Facultad de Ingenier a Universidad de Buenos Aires Septiembre de 2006 Indice 1 Introducci n 2 Instalaci n de EasyBot 2 1 Requisitos previos 20d a oa de a a 2 2 Instalaci n y ejecuci n de EasyBot 3 Aspectos Generales 3 1 Ventana principal diaria lo 3 2 Escenarios ed poe A A A 3 3 Agentes M VILES Ka AA A 3 4 Creaci n de una simulaci n virtual 3 5 Creaci n de una simulaci n real 3 6 Reproducci n de una simulaci n 4 Conclusi n 5 Acerca de los Autores ndice de figuras Ventana principal de EasyBot Laberinto 2D con conos coloreados Creaci n de una nueva simulaci n Ventana para la configuraci n de la nueva simulaci n Agregado de un robot a la nueva simulaci n Selecci n del sistema de posicionamiento Vistas esquem tica y real de una simulaci n E E O Ventana de propiedades daa as ess 1 Introducci n El sistema EasyBot permite la construcci n simple de ambientes de si mulaci n de robots m viles en escenarios bidimensionales arbitrarios por ejemplo laberintos tanto en forma virtual emulaci n por software co mo real mediante la interacci n con agentes m viles reales Mediante una interfaz gr fica simple el u
4. aciones Por ejemplo para el perfil Robot Resuelve Laberintos es posible inicializar la red neuronal importando los pesos sin pticos desde un archivo en disco Finalmente hacer clic en el bot n Aplicar y luego en Agregar para concluir con el agregado del robot a la simulaci n Como resultado podr verse una nueva entrada en el listado de robots cuyo estado es Sin posicionar Nueva Simulaci n Nombre Simulaci n de Prueba Destino C ltemp_easybot Explorar Base de Muestreo 1 Tipo de Simulaci n xl Comentario E Agregando Nuevo Robot Robots Disponibles Robot Resuelve Laberintos Virtual Robots Posicionamiento AO E chivo de Configuracion Agregar Robot Figura 5 Agregado de un robot a la nueva simulaci n Una simulaci n tambi n tiene un sistema de posicionamiento global asociado el cual se selecciona y configura en la solapa Posicionamiento EasyBot incorpora un sistema de posicionamiento basado en im genes que permite obtener las coordenadas relativas de todos los objetos que conforman la simulaci n haciendo uso de una imagen global del escenario Si la simula ci n es virtual deber cargarse un archivo de escenario imagen JPG o PNG 3 4 Creaci n de una simulaci n virtual 12 desde el sistema de archivos si la simulaci n es real deber seleccionarse un dispositivo de captura de im genes videoc mara de los disponibles Una vez seleccionado el sistema d
5. al la que fue cargada desde el sistema de archivos o la que est tomando la videoc mara global Ejemplos de ambas vistas se muestran en la figura 7 14 amp Escena Vista Representaci n 20 T Vista Esquematica C vista Real Q Escena Vista Representaci n 20 Vista Esquematica C Vista Real Figura 7 Vistas esquem tica y real de una simulaci n Seleccionando alg n robot en la jerarqu a de objetos a la izquierda de la pantalla podr verse el estado de sus sensores que se mostrar n en la ventana de propiedades abajo a la derecha El valor de los mismos se actualizar en tiempo real a medida que transcurre la simulaci n En la figura 8 se muestra una captura de pantalla 4 Conclusi n EasyBot permite la construcci n simple de ambientes de simulaci n de robots m viles en escenarios bidimensionales arbitrarios por ejemplo la berintos tanto en forma virtual emulaci n por software como real mediante la interacci n con agentes m viles reales Mediante una interfaz gr fica simple el usuario tiene la posibilidad de ge nerar el ambiente de simulaci n indicando las caracter sticas del escenario y definiendo el perfil de los agentes que navegar n por el mismo Las simulacio nes que pueden ser virtuales o reales podr n almacenarse para reproducci n futura Por otra parte la l gica de decisi n de los robots est dada por el uso de redes neuronales Muchos de los aspectos que c
6. aracterizan a FasyBot pueden ser f cilmente personalizados ya que est construido sobre una arquitectura de plugins 15 x g Escenario 4 Escena Vista Representacion 2D G Vista Esquematica Vista Real 3D vou Objecto Robot Experimental ga EL EL ED Nombre Duraci n Ruta Descripci n Introduzca Nombre 00 00 00 00 C ltemp_easybot EN O velocidad 100 Reset Estado de los sensores i E Propiedades del objeto seleccionado a Sensores kg Red Neuronal Y Canal de Comunicaciones EN Robot COLOR_SENSOR ES R 118 G 4 B 3 FRONT_SENSOR LEFT_SENSOR RIGHT_SENSOR lt gt Figura 8 Ventana de propiedades EasyBot es una herramienta de valor en proyectos de investigaci n fue gestada en un ambiente acad mico y es p blica y de c digo abierto Cual quier contribuci n ser bienvenida 5 Acerca de los Autores Augusto J Vega es un estudiante de la carrera Ing en Inform tica en la Facultad de Ingenier a Universidad de Buenos Aires Adem s es docente auxiliar en los departamentos de Computaci n y Electr nica Contacto ajvega Ofi uba ar Juan Manuel Caracoche es un estudiante de la carrera Ing en Inform ti ca en la Facultad de Ingenier a Universidad de Buenos Aires Adem s es docente auxiliar en el departamento de Electr nica Contacto jmcaracocheOgmail com
7. con el mismo color el color debe ser una representaci n un voca del lugar a Desde un lugar dado debe apreciarse un conjunto un voco de colores o dicho de otra forma no podr n existir dos o m s lugares desde los cuales se observen los mismos colores Un escenario se alimenta a EasyBot como una imagen Para el caso de las simulaciones virtuales se tomar desde un archivo de imagen JPG o PNG escenario est tico Para las simulaciones reales la representaci n del laberinto se obtendr desde una videoc mara global en este caso el escenario es din mico en el sentido de que podr ser modificado durante la simulaci n 3 3 Agentes m viles En EasyBot un agente m vil es una entidad capaz de mostrar un comportamiento dentro de un escenario reconociendo objetos y tomando decisiones m s o menos complejas Un caso particular es el robot que resuelve laberintos utilizando una red neuronal de Schmajuk y Thieme Este robot se Seg n se especifica en Schmajuk NA amp Thieme AD 1992 Purposive behaviour and cognitive mapping A neural network model 3 3 Agentes m viles 8 Figura 2 Laberinto 2D con conos coloreados provee junto con EasyBot aunque el usuario podr a construir y personalizar el suyo propio utilizando otro modelo de decisi n Un robot se instancia a partir de un perfil predefinido el perfil Robot Resuelve Laberintos es el descripto en el p rrafo anterior Entre otras co
8. de dichos detalles y pueda ser com n para cualquier caso Para una simulaci n virtual se utilizar un canal de comunicaciones virtual mientras que para una simulaci n real la conexi n ser a trav s de un canal de comunicaciones serie o TCP IP 3 4 Creaci n de una simulaci n virtual En EasyBot existen dos modalidades para las simulaciones virtual y real En una simulaci n virtual el escenario es tomado desde una imagen en el sistema de archivos y procesada para obtener una representaci n es quem tica de los objetos que la integran Adem s los agentes m viles son emulados por software La ventaja de contar con la modalidad virtual radica en la reducci n de los tiempos de simulaci n ya que no existen limitaciones f sicas como ocurre en el caso real Para crear una simulaci n virtual se uti liza el control Nueva Simulaci n ubicado en el panel de simulaciones como se muestra en la figura 3 La creaci n de una nueva simulaci n desde el scratch implica un conjunto de pasos e informaci n que debe conocerce de antemano En primer lugar deber asign rsele un nombre Tambi n se le debe establecer un destino en el sistema de archivos local en esta carpeta se almacenar n todos los archivos relacionados a la simulaci n siendo creada como tambi n las configuraciones y definiciones de los objetos que la integran y archivos de auditor a logs Al tratarse de una simulaci n virtual el escenario se car
9. e posicionamiento hacer clic en el bot n Configurar como se muestra en la figura 6 Robots Posicionamiento CAN eS Configuracion Sistema de Posicionamiento Global Sistema de Posisionamiento SALES mo y Archivo de Escenario Explorar do Configurar Figura 6 Selecci n del sistema de posicionamiento Para el caso de una simulaci n virtual la configuraci n del sistema de posi cionamiento consiste en los siguientes pasos 1 Posicionamiento de los robots haciendo clic sobre la imagen del es cenario se posiciona el agente m vil 2 Reconocimiento de los conos coloreados si hubiesen haciendo clic y formando un rect ngulo es posible seleccionar un rea sobre un cono coloreado para reconocerlo Los conos se autonumeran a medida que se los va reconociendo siendo el primero el lugar de partida y el ltimo el lugar de llegada esto aplica para el caso en que el robot debe alcanzar un destino 3 Reconocimiento de paredes en forma an loga a los conos coloreados las paredes son reconocidas formando un rect ngulo sobre una de ellas Haciendo clic en el bot n Finalizar se concluye el proceso de configuraci n del sistema de posicionamiento Con esto se completa la creaci n de la nueva simulaci n virtual hacer clic en el bot n Aplicar y luego en OK para volver a la ventana principal de EasyBot 3 5 Creaci n de una simulaci n real 13 3 5 Creaci n de una simulaci n real
10. ga desde un archivo de imagen JPG o PNG ver las im genes de ejemplo inclu das en el CD Esta 3 4 Creaci n de una simulaci n virtual 10 Y Simulaciones ELER EL Nueva Simulaci n Figura 3 Creaci n de una nueva simulaci n es la informaci n b sica que define una simulaci n virtual y en la figura 4 se muestra el cuadro de di logo para tal fin En la parte inferior de dicha ventana se encuentran las solapas para la configuraci n de los robots que participar n como tambi n el sistema de posicionamiento de los mismos Nueva Simulacion g Escenario A Nueva Simulaci n E World Nombre Introduzca Nombre Destino Explorar Base de Muestreo 1 Importar Config Tipo de Simulaci n hal Comentario Robots Posicionamiento ETA Y Simulaciones Nombre Archivo de Configuracion E ELEL ED Nombre ja Z Figura 4 Ventana para la configuraci n de la nueva simulaci n Para agregar un robot a la nueva simulaci n deber utilizarse el control 3 4 Creaci n de una simulaci n virtual 11 Agregar Robot ubicado en la solapa Robots lo cual desplegar un listado de los perfiles disponibles seg n se aprecia en la figura 5 Una vez seleccionado el perfil de robot por ejemplo Robot Resuelve Laberintos se procede a la configuraci n del mismo La configuraci n del robot t picamente consiste en la calibraci n de sus features red neuronal o canal de comunic
11. sas en el perfil se definen los componentes sensores motores etc que confor man al agente m vil el sistema de decisi n red neuronal y el canal de comunicaciones entre otras propiedades En general cualquier caracter sti ca que se le pueda definir a un robot a trav s de su perfil se conoce como feature Cualquier agente m vil puede verse como la interacci n de dos partes a trav s de un canal de comunicaciones RECOLECCI N DE DATOS Y MOTRICIDAD L GICA DE DECISI N La l gica de decisi n siempre est implementada por software es interna a 3 4 Creaci n de una simulaci n virtual 9 EasyBot y tiene como fin analizar toda la informaci n sensada por el robot y tomar una decisi n al respecto utilizando un modelo de red neuronal Por otra parte la recolecci n de datos y motricidad es responsable de la lectura de todos los valores siendo sensados para transmitirlos a la l gica de decisi n y adem s debe concretar los movimientos que esta le ordene El motivo de esta separaci n se debe a que en el caso de una simulaci n real la parte de recolecci n de datos y motricidad est implementada como un sistema de control electr nico en el agente real o sea la electr nica del robot mientras que en una simulaci n virtual dicha parte es emulada por software La existencia del canal de comunicaciones permite que la l gica de decisi n el core del robot sea independiente
12. suario tiene la posibilidad de ge nerar el ambiente de simulaci n indicando las caracter sticas del escenario y definiendo el perfil de los agentes que navegar n por el mismo Las simulacio nes que pueden ser virtuales o reales podr n almacenarse para reproducci n futura Por otra parte la l gica de decisi n de los robots est dada por el uso de redes neuronales Muchos de los aspectos que caracterizan a EasyBot pueden ser f cilmente personalizados ya que est construido sobre una arquitectura de plugins En este caso se requerir n por parte del usuario conocimientos de programaci n en lenguaje Java 2 Instalaci n de EasyBot 2 1 Requisitos previos Los requisitos m nimos de hardware para un funcionamiento ptimo de EasyBot son los siguientes Intel Pentium 4 1 8 Mhz o compatible 256 MB de memoria principal 30 MB de espacio en disco duro Por otra parte tambi n se debe contar con el siguiente software instalado JRE 1 5 o superior JSDK 1 5 o superior en caso de desarrollo de componentes 2 2 Instalaci n y ejecuci n de EasyBot 4 2 2 Instalaci n y ejecuci n de EasyBot Para instalar EasyBot debe copiarse en el disco duro la carpeta EasyBot v1 0 con todo su contenido que se encuentra en el CD Para lanzar la aplicaci n en la carpeta EasyBot v1 0 en el disco duro deber ejecutarse el siguiente comando EasyBot v1 0 gt easybot exe Nota para mayor comodidad podr crearse
13. un acceso directo apuntando a dicho comando 3 Aspectos Generales 3 1 Ventana principal Como se aprecia en la figura 1 la ventana principal de EasyBot est con formada por cuatro paneles Escenario mediante una estructura de rbol acomoda la jerarqu a de objetos que conforman la simulaci n el objeto World es la ra z de esa jerarqu a Simulaciones listado de todas las simulaciones disponibles actual o previas Representaci n 2D en esta regi n se muestra una vista global del escenario 2D la cual puede ser esquem tica o real en el primer caso se realiza un procesamiento de la imagen real y se la convierte a un conjunto de pol gonos y otras figuras Propiedades despliega las propiedades de objetos seleccionables en el rbol del escenario por ejemplo los valores actuales de todos los sensores que conforman a un robot 3 2 Escenarios 5 EEK Fie Help g Escenario by Escena Vista Representacion 2D Vista Esquematica Vista Real en Y Simulaciones ES Nombre Duraci n Ruta Descripci n X Propiedades Figura 1 Ventana principal de EasyBot 3 2 Escenarios Una simulaci n sea virtual o real est conformada por un escenario y una cierta cantidad de agentes m viles que navegan en el mismo Por escenario se entiende cualquier regi n bidimensional que eventualmente podr a contener obst culos por ejemplo paredes e conos coloreados
Download Pdf Manuals
Related Search