Pàgina en construcció

Data ultima actualització: 21 de gener de 1999 

Aquesta web esta integrament dedicada als robots autonòms. El meu nom és Xavi Màrquez, estudiant de la ESAII-UPC.

Estic interessat amb temes de intel·ligència artificial com xarxes neuronals, control fuzzy, Arquitectures Reactives, Algorismes Genètics i en definitiva qualsevol tema aplicable als robots autònoms.

Actualment em trobo realitzant el Projecte Fi de Carrera (PFC) basat amb robots autònoms. La finalitat del meu PFC és arrivar a construir un robot capaç de navegar per un entorn desconegut d'una manera "intel.ligent".

Aquest PFC és un conjunt de programes que es poden dividir en dos grans blocs: Per una banda una plataforma de suport per el control de robots autònoms i per l'altre, un grup d'algorismes de control del robot, des dels mes senzills com ara PID's pel control dels motors, fins als més complexos com algorismes genètics i xarxes neuronals.

L’objectiu d’aquest projecte és construir un robot amb la capacitat de explorar un entorn desconegut, i una vegada explorat, el robot ha de ser capaç de moure’s a una fita seleccionada optimitzant el camí i evitant els obstacles, que podran ser estàtics i dinàmics.

De fet, el robot mai deixarà d’explorar, ja que a la vegada que navega per l’entorn, ha d’estar actualitzant constantment la seva base de dades, detectant objectes dinàmics, calibrant la posició, etc.

Una característica important del robot es que es va auto-calibrant la posició utilitzant conjuntament la odometria i la percepció de l’entorn. Ja que si únicament utilitzéssim la odometria tindríem errors acumulatius deguts al derrapatge, radis de roda inexactes, tampoc hi ajudaria gaire el hardware que s’ha aplicat.

El sistema de control utilitzat es basa principalment en tècniques d’intel·ligència artificial. Evidentment seria molt dur implementar directament el sistema de control directament al robot físic, així que prèviament s’ha construït una Plataforma de Control de Múltiples Robots Autònoms, per abreujar PCR, aquesta plataforma s’utilitza tant per simular com per controlar robots reals. La PCR s’enllaça amb el controlador d’usuari. Aquest controlador esta basat en una DLL, de manera que qualsevol dissenyador pot provar el seu propi controlador amb la PCR abans d’implementar-lo en el robot real. En projecte que estic fent, he fet diversos controladors, alguns simples PID’s dels motors, altres mes evolucionats que aconsegueixen treure el robot d’un laberint mitjançant els sensors virtuals, altres utilitzant tècniques com algorismes genètics, etc. El que vull dir amb això, es que qualsevol persona interessada en realitzar un controlador per un robot, pot beneficiar-se de la PCR per assajar-lo prèviament en un entorn virtual, on fàcilment podrà depurar i optimitzar el funcionament d’aquest.

El PCR disposa de la possibilitat de simular varis robots interactuant amb l’entorn i entre ells mateixos. Cada robot pot disposar d’un controlador diferent i independent dels altres, igualment passarà amb les característiques físiques del robot, número, tipus i disposició dels sensors. Aquest i altres paràmetres son configurables per robot d’una manera fàcil.

El simulador ha de disposar les possibilitats de simular objectes i les seves característiques (parets, vidres, etc.), crear obstacles mòbils seguint una trajectòria preestablerta, modelar diferents tipus de sensors i les seves característiques (infraroig, ultrasò, etc.) , simular derrapatges, etc.

Un cop es verifica que el sistema de control funciona mes o menys be en el simulador, esta previst implementar-lo en el robot físic, que per les lleis de Murphy no hauria de funcionar sota cap circumstancia. La PCR permet commutar de mode simulador a mode real, aconseguint que el controlador construït per la simulació no s’hagi de modificar en absolut quan actua sobre el robot fisc.

La aplicació esta íntegrament programada en Visual C++ per Windows 95/NT, encara que en una plataforma NT amb mes d'un microprocessador es on s'aconsegueix el màxim rendiment.

Encara estic depurant el programa i poden sorgir modificacions. De moment deixo una imatge de la pantalla principal del simulador:

En la figura anterior es pot veure un assaig amb dos robots de característiques físiques diferents.

La zona blava son marques pintades al terra, aquestes marques son dectades pels sensors d'infraroig instal·lats en els robots (cercles verds). El cercle blau clar representa una zona de derrapatge.

Les parets son representades pels rectangles marrons, els sensors d'ultrasons (con vermell) i el sensor de distancia d'infraroig (les dues ratlles verdes) tenen la capacitat de detectar obstacles sense contacte físic.

Les ratlles curtes que es troben justament davant dels robots fan la funció de sensors de contacte.

El tipus, posició i numero de sensors tant sols son limitats per la memòria de l'equip.

En aquest assaig, s'ha fet que els robots segueixin la línia blava del terra. Mitjançant els sensors d'ultrasons i infraroig s'eviten col·lisions amb obstacles i entre ells mateixos. A més, mitjançant la odometria es calcula la posició absoluta de cada robot. Aquest tipus de control s'ha programat en C++ però degut a la seva simplicitat es podria implementar en un micro-procressador de baixa capacitat, prescindint així del PC. Una vegada s'ha provat en el simulador, la següent passa es connectar el robot fisc al PC utilitzant el mateix programa de control.

Els resultats obtinguts en la simulació no seran els mateixos que en la experimentació practica, tot i que estaran relacionats, degut a que els models dels sensors, motors, etc. del simulador son una aproximació a la realitat.

Llocs d'interès relacionats amb robots autònoms i intel·ligència artificial:

Xavi Màrquez

  xmarquez@fut.es

Ets el visitant nº