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Introducao Projeto Funcionalidades do IRCE Conclusoes e Trabalhos Futuros
Um Ambiente Grafico para Desenvolvimento de
Software de Controle para Robos Moveis
Utilizando Simulacao 3D
Humberto Cardoso Marchezi e Hans-Jorg Andreas Schneebeli
Universidade Federal do Espırito Santo
VIII Simposio Brasileiro de Automacao Inteligente
Humberto Universidade Federal do Espırito Santo
Um Ambiente Grafico para Desenvolvimento de Software de Controle para Robos Moveis Utilizando Simulacao 3D
Introducao Projeto Funcionalidades do IRCE Conclusoes e Trabalhos Futuros
Estrutura da Apresentacao
1 Introducao
2 ProjetoImplementacao
3 Funcionalidades do IRCE
4 Conclusoes e Trabalhos Futuros
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Um Ambiente Grafico para Desenvolvimento de Software de Controle para Robos Moveis Utilizando Simulacao 3D
Introducao Projeto Funcionalidades do IRCE Conclusoes e Trabalhos Futuros
Motivacao
Para desempenhar tarefas, os robos devem ser controlados porsoftware especıfico, cujo desenvolvimento pode ser complexo.Para isso, um desenvolvedor de aplicacoes com robos deve poder:
Se concentrar em o que fazer e nao como fazer paraprogramar um robo.
Simular o software do controle de forma segura.
Evitar danos desnecessarios a um robo real.Evitar perigo para vidas humanas quando no mesmo ambientedo robo.Simular sensores e robos hipoteticos antes de construir osmesmos.
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Um Ambiente Grafico para Desenvolvimento de Software de Controle para Robos Moveis Utilizando Simulacao 3D
Introducao Projeto Funcionalidades do IRCE Conclusoes e Trabalhos Futuros
O Projeto Player
Uma alternativa promissora e o Projeto Player, inicialmentedesenvolvido pela University of Southern California, que apresentaas seguintes vantagens:
Consiste em ferramentas para desenvolvimento rapido deaplicacoes envolvendo um robos moveis e sensores.
E considerado um padrao de facto na comunidade que usacodigo aberto em robotica.
Possui um numero significativo de usuarios.
O projeto consiste em tres aplicativos principais: Player, Stage eGazebo.
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Um Ambiente Grafico para Desenvolvimento de Software de Controle para Robos Moveis Utilizando Simulacao 3D
Introducao Projeto Funcionalidades do IRCE Conclusoes e Trabalhos Futuros
O Projeto Player
Player: Servidor de controle para robos que abstrai osdetalhes dos dispositivos roboticos para os controladores.
Stage: Simulador 2D que funciona em conjunto com o Playerpara testar a execucao de programas controladores.
Gazebo: Faz o mesmo que o Stage em um mundo virtual 3D.
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Um Ambiente Grafico para Desenvolvimento de Software de Controle para Robos Moveis Utilizando Simulacao 3D
Introducao Projeto Funcionalidades do IRCE Conclusoes e Trabalhos Futuros
Definicao do Problema
Dificuldades ao utilizar as ferramentas do projeto P/S/G:
Variosterminaisdevem serabertos;
Varios tiposde arquivosdevem sereditadosmanualmente.
Para resolver esses problemas, este trabalho propoe a construcaode um ambiente integrado para o desenvolvimento de aplicacoesenvolvendo robos moveis, referido como IRCE.
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Um Ambiente Grafico para Desenvolvimento de Software de Controle para Robos Moveis Utilizando Simulacao 3D
Introducao Projeto Funcionalidades do IRCE Conclusoes e Trabalhos Futuros
Definicao do Problema
Razoes para uma Simulacao 3D:
Ao utilizar um cenario tridimensional, a simulacao passa a termais fidelidade;
Permite a deteccao de certos problemas que nao poderiam serprevistos por um simulador 2D como o Stage, por exemplo;
Num cenario bidimensional, certos detalhes poderiam nao serrepresentados adequadamente.
Por essa razao, o Gazebo sera utilizado neste trabalho.
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Um Ambiente Grafico para Desenvolvimento de Software de Controle para Robos Moveis Utilizando Simulacao 3D
Introducao Projeto Funcionalidades do IRCE Conclusoes e Trabalhos Futuros
Definicao do Problema
O IRCE atende os seguintes objetivos:
Geracao Grafica Interativa de Mundo Virtual com Robos.
Geracao Interativa de Arquivo de Configuracao.
Edicao e Compilacao de Arquivos de Controle de Robo.
Simulacao Facilitada do Projeto.
Aumento da Agilidade do Processo de Desenvolvimento deControle para Robos Moveis.
Apoio a Pesquisa de Controladores Inteligentes.
Apoio ao Aprendizado de Robotica.
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Um Ambiente Grafico para Desenvolvimento de Software de Controle para Robos Moveis Utilizando Simulacao 3D
Introducao Projeto Funcionalidades do IRCE Conclusoes e Trabalhos Futuros
Trabalhos Relacionados
Webots:Vantagens:
Possui um editor para o mundo virtual;
Simulacao realıstica de fısica mecanica;
Permite programar robos nas linguagens C, C++ e Java;
Permite transferir o controle para robos moveis reais.
Desvantagens:
E um pacote fechado, logo nao permite extensoes e alteracoesno codigo-fonte;
Custo da licenca pode ser proibitivo para universidadesbrasileiras.
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Um Ambiente Grafico para Desenvolvimento de Software de Controle para Robos Moveis Utilizando Simulacao 3D
Introducao Projeto Funcionalidades do IRCE Conclusoes e Trabalhos Futuros
Trabalhos Relacionados
Webots:Vantagens:
Possui um editor para o mundo virtual;
Simulacao realıstica de fısica mecanica;
Permite programar robos nas linguagens C, C++ e Java;
Permite transferir o controle para robos moveis reais.
Desvantagens:
E um pacote fechado, logo nao permite extensoes e alteracoesno codigo-fonte;
Custo da licenca pode ser proibitivo para universidadesbrasileiras.
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Um Ambiente Grafico para Desenvolvimento de Software de Controle para Robos Moveis Utilizando Simulacao 3D
Introducao Projeto Funcionalidades do IRCE Conclusoes e Trabalhos Futuros
Trabalhos Relacionados
Webots:Vantagens:
Possui um editor para o mundo virtual;
Simulacao realıstica de fısica mecanica;
Permite programar robos nas linguagens C, C++ e Java;
Permite transferir o controle para robos moveis reais.
Desvantagens:
E um pacote fechado, logo nao permite extensoes e alteracoesno codigo-fonte;
Custo da licenca pode ser proibitivo para universidadesbrasileiras.
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Um Ambiente Grafico para Desenvolvimento de Software de Controle para Robos Moveis Utilizando Simulacao 3D
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Implementacao
A linguagem de programacao e as bibliotecas utilizadas para aimplementacao do IRCE foram preferencialmente as mesmasutilizadas pelo Gazebo:
Linguagem de Programacao C/C++;
OpenGL;
wxWidgets;
TinyXML.
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Implementacao
Arquitetura do Aplicativo segue o Padrao MVC (Model - View -Controller).
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Implementacao
Classes organizadas logicamente atraves de pacotes;
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Implementacao
Montagem do Mundo Virtual
Incluir diretamente o codigo dos modelos do Gazebo mostrouser demasiado complexo, pois o os modelos do Gazebodificultam o reuso, ja que contem outras informacoesdesnecessarias;
Os modelos do IRCE sao desenhados atraves do metodo Drawherdado de uma classe basica Model;
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Um Ambiente Grafico para Desenvolvimento de Software de Controle para Robos Moveis Utilizando Simulacao 3D
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Implementacao
Montagem do Mundo Virtual
Cada modelo 3D (Model) contem um mapa de propriedades paraserializacao e deserializacao em arquivo XML o que e feitoseparadamente pela classe XMLCommand;
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Introducao Projeto Funcionalidades do IRCE Conclusoes e Trabalhos Futuros
O IRCE possui as seguintes funcionalidades principais:
Gerencia de Projetos IRCE;
Montagem de Mundo Virtual;
Configuracao de Robo e seus Sensores;
Programacao de Controle;
Simulacao.
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Introducao Projeto Funcionalidades do IRCE Conclusoes e Trabalhos Futuros
Organizacao da Interface Grafica
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Fluxo de Trabalho
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Fluxo de Trabalho
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Fluxo de Trabalho
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Fluxo de Trabalho
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Fluxo de Trabalho
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Gerencia de Projeto IRCE
Um arquivo de projeto para o IRCE baseado no padrao XMLfoi criado;
Para criar um novo projeto: (Project - Create Project);
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Montagem do Mundo Virtual
Um mundo virtual pode ser adicionado apos a criacao do projetopelo menu (Virtual World - New World File);
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Montagem do Mundo Virtual
Um modelo 3D podeser adionado pelo menu(Virtual World - Add
3D Model);
Ao serem selecionados, os modeloslistam as suas propriedades;
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Configuracao de Robo e seus Sensores
Atraves do menu(Configuration - Add
Configuration File), pode-seadicionar um arquivo deconfiguracao ao projeto;
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Configuracao de Robo e seus Sensores
Painel para aconfiguracao do robo eseus sensores mostra aconfiguracao dosimulador (Gazebo) e aconfiguracao de cadamodelo (robo) e seussensores.
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Programacao de Controle
Um projeto IRCE pode ser compostospor varios programas de controle.
Um programa de controle (emC++ apenas), pode seradicionado pelo menu (Control
Programs - Add Program
File);
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Programacao de Controle
Painel para programacao de controle de um modelo (robo).Humberto Universidade Federal do Espırito Santo
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Simulacao
Uma simulacao e executada pelo menu (Project - Simulation).Humberto Universidade Federal do Espırito Santo
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Introducao Projeto Funcionalidades do IRCE Conclusoes e Trabalhos Futuros
Os seguintes requisitos foram implementados no IRCE:
Gerencia de Projeto IRCE;
Montagem do Mundo Virtual;
Configuracao do Robo e seus Sensores;
Programacao de Controle;
Simulacao.
O prototipo do ambiente e usavel e pode ser utilizado pelacomunidade robotica como um software de codigo-livre.Por outro lado, as seguintes melhorias podem ser feitas naferramenta proposta:
Implementar os modelos 3D restantes suportados pelo Gazebo;
Implementar a transferencia de controle para os respectivosrobos reais;
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Perguntas ??????
Contato: Humberto C. Marchezi - [email protected]
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