Thomas Röfer - uni-bremen.deroefer/kr01/10.pdf · reretuturn arn addddr;r;.. Kognitive Robotik II – Architektur des GermanTeam 10 Universität Bremen SharedMemory – Daten HTerm/HLogFile

Universität Bremen

Architektur des

Thomas Röfer

ArchitekturModule

Selbstlokalisation

Verhaltenssteuerung

Kogn itive Robotik II – Architektur des GermanTeam 2

Universität Bremen

Rückblick „Sicherheit in der Robotik“Zunahme der Sicherheitsanforderung

Fahrbefehl

per Joystick

Sens

or-S

can

der U

mge

bung

Sicherheits-modul

Sicheres

Kommando

Bedrohungsanalyse

Safety module failure Collis ion

Communicationfailure

System safety v iolated

ActiveCollis ion

Pass iveCollis ion

Fehlerbaumanalyse Mode Confusion

handsetpicked uphandset

picked up

Phone in hand,no line

Phone in hand,ringing

incoming call

receiver button

Phone in hand,line established

receiver button

Phone in cradle,no line

Phone in cradle,ringing

incoming call

handsethung up handset

picked up

Phone in hand,no line

Phone in hand,ringing

incoming call

receiver button

Phone in hand,line established

receiver button

Phone in cradle,no line

Phone in cradle,ringing

incoming call

handsethung up handset

picked up handset picked uphandset picked up

Model Checking

Kogn itive Robotik II – Architektur des GermanTeam 3

Universität Bremen

Architekturprinzipien

� Betriebssysteme

� Aperios auf den Robotern

� Microsoft Windows auf dem PC

� Entwick lung auf dem PC

� Microsoft Visual C++ als Umgebung und Windows-Compiler

� Greenhill C/C++ als Cross-Compiler für die Roboter

� Verteilt durch CVS

� Projekte

� GT2001 für die Robotern (mit Greenhill C/C++)

� DogControl für den PC (mit Microsoft C/C++)

� Idee

� Änderbare Verteilung der Aufgaben zwischen PC und Roboter

� Kommunikation zwischen PC und Roboter

Kogn itive Robotik II – Architektur des GermanTeam 4

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DogControl

� Zweck

� Debugging unter Windows

� Visualisierung

� Fernsteuerung der Roboter(über serielles Kabel)

� Eigenschaften

� Kann Teile des Roboter-Codes ausführen

� Kann Log-Dateien abspielen

� Bietet Schnittstellen zum Einbinden eigener Dialoge

� Nachteile

� Nicht alles kann sinnvoll auf dem PC gemacht werden (Übertragungsdauer)

� Konfiguration nicht speicherbar

Kogn itive Robotik II – Architektur des GermanTeam 5

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Auch in DogControl

Module in GT2001

AperiosAperios

HSensorHSensor HMotionHMotionHArbiterHArbiter

SharedMemorySharedMemory

HIntegraHIntegra HControlHControl

HTermHTerm HLogFileHLogFile

Kogn itive Robotik II – Architektur des GermanTeam 9

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SharedMemory (HArbiter)

� Makros

� LOCKABLE(type,var)

� INIT(var)

� LOCK(var)

� UNLOCK(var)

� Funktionen

� SetIdent(IdentStruct* theIdent);

� GetIdent(IdentStruct* theIdent);

� Weitere Aufgaben

� Laden von ColorTable2

� Laden von Config

� Laden von OdometryTable

� Setzen der Kameraparameter

Objekt 1InitSharedMemory()

Objekt 1InitSharedMemory()

Objekt 2InitSharedMemory()

Objekt 2InitSharedMemory()

HArbiterKill(void* msg)

HArbiterKill(void* msg)

addr = new SharedMemory::Data;

return addr;

addr = new SharedMemory::Data;

return addr;

HArbiterKill(void* msg)

HArbiterKill(void* msg)

return addr;return addr;

.

.

.

Kogn itive Robotik II – Architektur des GermanTeam 10

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SharedMemory – Daten

� HTerm/HLogF ile

� DebugMessageQueueStruct(1x zu HTerm, 1x zu HLogFile)

� DebugKeysStruct

� HSensor

� CameraParameterStruct

�

� SensorDataBufferStruct

� Image88x72Struct

� Image176x144Struct

� HMotion

� MotionRequestStruct

�

� HeadMotionRequestStruct

�

� HeadTrackModeStruct

�

� LEDRequestStruct

�

� OdometryTableStruct

�

� OdometryVectorStruct

� HIntegra

� ColorTable2Struct �

� WorldModelStruct

� BlobCollectionStruct

(debugging)

� Sonstiges

� ConfigStruct

Kogn itive Robotik II – Architektur des GermanTeam 11

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DebugKeys

Zweck

� Zur Laufzeit das Verhalten der Programme ändern

� Sowohl auf dem Roboter als auch in DogControl

Funktion

� theSharedMemory->IsDebugKey(key)

Eigenschaften

� aus, immer, n mal, jedes n-te mal, alle n ms

� Wird automatisch (im SharedMemory) verwaltet

DogControl parst DebugKeys.h!

Kogn itive Robotik II – Architektur des GermanTeam 12

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HTerm / HLogFile

� HTerm kommuniziert mit PC

� HLogF ile schreibt in Logfile auf den Memorystick

� Kommunikation

Über stdin/stdout (ist mit seriellem Kabel verbunden)

Serialisierung: Jede Struktur enthält ToString und FromString

BinToString und BinFromString sorgen für Transportierbarkeit

� Umwandlung von \0, \t, \n, \x0b, \r, \0x1b

Format: <xxxx>Binärdaten\0

� Funktionen

theSharedMemory->PutMessageOnDebugMessageQueue(char*)

theSharedMemory->DropMessageFromDebugMessageQueue(char*)

� Makros

INFO(key,message

�

buf)

OUTPUT (key,message

�

buf)

REQUIRE(expression)

Kogn itive Robotik II – Architektur des GermanTeam 13

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HSensor

� Eigenschaften

� HSensor wählt abhängig von DebugKey Bildgröße aus

ImageData88x72ImageData88x72

KEY_ProcessLargeImagesKEY_ProcessLargeImages

Image88x72Image88x72 Image176x144Image176x144

SharedMemorySharedMemory

CameraParameterCameraParameter

AddSensorDataToBufferSensorDataSensorData

Kogn itive Robotik II – Architektur des GermanTeam 14

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HMotion

� Ansatz

� Beschreibung der Bewegungen in .mof-Dateien

� Dateien enthalten erforderliche Zustandsübergänge zwischen Bewegungen

� Aus .mof Dateien wird C++-Quelltext erzeugt

� Test auf Vollständigkeit der Transitionen

Kogn itive Robotik II – Architektur des GermanTeam 15

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HIntegra – Bildverarbeitung

Image88x72Image88x72

ColorClassImage90x74ColorClassImage90x74

RLEImage88x72RLEImage88x72

BlobCollectionBlobCollection

Segmentation2

colorClass2RLE

Compute8ConnectedBoundaries

Kogn itive Robotik II – Architektur des GermanTeam 16

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HIntegra – Run-Length-Encoding

Kogn itive Robotik II – Architektur des GermanTeam 17

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HIntegra – Konturverfolgung

Konturverfolgung Zustände

Verfolgung immer gegen den Uhrzeigersinn!

Kogn itive Robotik II – Architektur des GermanTeam 18

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Kogn itive Robotik II – Architektur des GermanTeam 19

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HIntegra – Kameraposition (Idee)

� Blobs erzeugen

� Farbsegmentierung

� Zusammenhängende Bereiche finden (Blobs)

� Polygonal

� Pseudo-konvex

� Alle Blob-Ecken markieren, die an Bildgrenzen stoßen

� Peilung en erzeugen

� Pixelkoordinaten in Winkelkoordinaten konvertieren

� Winkel anhand der Kopfposition korrigieren

� Ergebnis: Peilungen zu Blob-Kanten in Roboterorientierung, aber von der Kameraposition aus

Kogn itive Robotik II – Architektur des GermanTeam 20

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HIntegra – Selbstlokalisation

� Aufbau

� Jede der 10 Marken wird getrennt verwaltet

� Für jede Paarung von Markenwird eine Position bestimmt

� Roboterposition ist gewichtetesMittel aller Positionsschätzungen

� Marken

� Geschätzte Richtung und Entfernung

� Konfidenz der Schätzungen

� Positionsfortschreibung durch Odometrie

� Flaggen

� Entfernung aus Abstand der Blob-Mittelpunkte

� Tore

� Entfernung aus Höhe (magisch...)

� Richtung zu linker oder rechter Kante

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HControlRoles

Options

Sub-Options

Skills

Situations

Zustandsmaschine