Λυκάρτσης Ιωάννης
TRANSCRIPT
![Page 1: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/1.jpg)
Σχεδιασμός και παρακολούθηση λειτουργιών σε αποστολές
ρομποτικών οχημάτων
Φοιτητής: Λυκάρτσης ΙωάννηςΕπιβλέπων: Ανδρέας Συμεωνίδης
![Page 2: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/2.jpg)
Διάρθρωση παρουσίασηςΠεριγραφή προβλήματος
Στόχος της διπλωματικής
Αρχιτεκτονική Συστήματος
Παρουσίαση Διεπαφής
Συμπεράσματα
Μελλοντικές Εφαρμογές
![Page 3: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/3.jpg)
Διεργασίες αποστολής ρομποτικών οχημάτων Παρακολούθηση και τον έλεγχος των υποσυστημάτων του ρομπότ και
του εξοπλισμού
Ανάλυση και αναφορά της απόδοσης του ρομπότ
Σχεδιασμός, χρονοπρογραμματισμός και εκτέλεση των διεργασιών της αποστολής
Διαχείριση του ενσωματωμένου (on-board) λογισμικού
Παράδοση πακέτων δεδομένων της αποστολής
Λήψη και ανάλυση των μηνυμάτων τηλεμετρίας
![Page 4: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/4.jpg)
Διεργασίες αποστολής ρομποτικών οχημάτων Επισκόπηση συστήματος διεργασιών αποστολής
![Page 5: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/5.jpg)
Κοινά προβλήματα ανάπτυξης διεπαφών τηλεχειρισμούΔιαφορετικές υλοποιήσεις παρά το γεγονός ότι πολλές
λειτουργίες είναι κοινέςΛιγοστή επαναχρησιμοποίηση κώδικαΧρονοβόρα εκπαίδευση των χειριστώνΠρόχειρη υλοποίηση κυρίως όταν πρόκειται για διεπαφή
που θα χρησιμοποιηθεί σε τεστ
![Page 6: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/6.jpg)
Στόχος εφαρφμογής GRASPΕργαλείο γρήγορης παραγωγής διεπαφών τηλεχειρισμούΑνεξαρτησία από το είδος του ρομπότ (Rover, UAV, Arm
etc)Ελαχιστοποίηση κόστους και χρόνου εκπαίδευσης
χειριστώνΠροσαρμοστικότητα σε αλλαγές του on-board softwareΜεγιστοποίηση επαναχρησιμοποιήσιμου κώδικαΥποβοήθηση χειριστή κατά την διεκπαιρέωση της
αποστολής
![Page 7: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/7.jpg)
Ρομπότ που υποστηρίζει το GRASP Bridget
Πρωτότυπο rover για την αποστολή Exomars το 2020
6 ρόδες (6 μετακίνησης, 4 περιστροφής)
Στερεοκάμερα
Star Tracker
Φώτα (λευκά και υπεριώδη)
![Page 8: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/8.jpg)
Ρομπότ που υποστηρίζει το GRASPLARAD
Ρομποτικός βραχίονας 6 βαθμών ελευθερίας μήκους 2 μέτρων
Συστήματα ελέγχου βασισμένα αποκλειστικά σε SpaceWire
Δυνατότητα εκτέλεσης διεργασιών με εργαλεία του end-effector
Δυνατότητα άμεσου ελέγχου κινητήρων αρθρώσεων
![Page 9: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/9.jpg)
Τεχνολογίες ΑνάπτυξηςΓλώσσα Προγραμματισμού: Qt 5.5 with C++
Εργαλείο ανάπτυξης Qt: Qt Creator 3.4
Εργαλείο ροής βίντεο: GStreamer 0.10
Εργαλείο σχεδιασμού γραφικών: OpenGL
Εργαλείο μετατροπής αρχείων 3D μοντέλων: Assimp
![Page 10: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/10.jpg)
Αρχιτεκτονική του ΣυστήματοςΠακέτα κλάσεων
Ένα πακέτο που περιέχει τις κλάσεις που εκτελούν τις κοινές λειτουργίες των ρομπότ
Ένα πακέτο για κάθε ρομπότ, που περιέχει τις κλάσεις που υλοποιούν τα widget της διεπαφής του
Επικοινωνία κλάσεωνΧρήση του συστήματος σήματος/θυρίδας (signal/slot) της Qt, που καθιστά εύκολη
την ενημέρωση για γεγονότα μεταξύ διαφορετικών αντικειμένων
Κάθε πακέτο κλάσεων διαθέτει μία κλάση που αναλαμβάνει τον καθορισμό των επικοινωνιών μεταξύ των διαφορετικών κλάσεων του πακέτου
![Page 11: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/11.jpg)
Αρχιτεκτονική του ΣυστήματοςΠακέτο Γενικής Διεπαφής
![Page 12: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/12.jpg)
Αρχιτεκτονική του ΣυστήματοςΠακέτο διεπαφής Bridget
![Page 13: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/13.jpg)
Αρχιτεκτονική του ΣυστήματοςΕπιλογή ρομπότ αποστολής και αρχικοποίηση του συστήματος
![Page 14: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/14.jpg)
Αρχιτεκτονική του ΣυστήματοςΥποσύστημα διεπαφής διεργασιών αποστολής ρομπότ
![Page 15: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/15.jpg)
Βασικό Σενάριο Χρήσης
![Page 16: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/16.jpg)
Επικοινωνία εδάφους-ρομπότΕπικοινωνία μέσω TCP/IP
Σε περίπτωση συνεργασίας 2 ρομπότ (πχ βραχίονας πάνω σε όχημα) δυνατότητα είτε επικοινωνίας με έναν κοινό on-board υπολογιστή είτε με 2 ξεχωριστούς
Σε πραγματικές αποστολές επιθυμητή η χρήση DTN (Delay Tolerant Network) που επιτρέπει την αντιμετώπιση ακραίων συνθηκών κατά την επικοινωνία
![Page 17: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/17.jpg)
Μοντέλο Επικοινωνίας
Operator GRASP Client Server
Rover
Arm
Plans & Commands TC message TCP/IP Socket
Display TM message TCP/IP Socket
Accept/Reject
Port A
Port B
![Page 18: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/18.jpg)
Παρουσίαση συστήματος GRASP
![Page 19: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/19.jpg)
Επιλογή ρομπότ χειρισμού
![Page 20: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/20.jpg)
Προσαρμοστικότητα ΕντολώνΧρήση αρχείων XML
Ομαδοποίηση εντολών
Καθορισμός παραμέτρων εντολής (όνομα, ορίσματα, όρια ορισμάτων, προϋποθέσεις εκτέλεσης κλπ)
Επιλογή από τον χειριστή εντός της εφαρμογής ποιες εντολές σκοπεύει να χρησιμοποιήσει
![Page 21: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/21.jpg)
Widget καθορισμού επικοινωνίαςΚαθορισμός σύνδεσης
εδάφους-ρομπότ
Προβολή τελευταίου μηνύματος που αποστάλθηκε/ελήφθη
![Page 22: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/22.jpg)
Widget Σχεδίου ΑποστολήςΔημιουργία αλληλουχίας εντολών
Εκκίνηση της αποστολής
Δυνατότητα προσωρινής παύσης/επανεκκίνησης της αποστολής
![Page 23: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/23.jpg)
Widget ΧρονοδιαγράμματοςΔημιουργία σχεδίου αποστολής
Αλληλουχία εντολών
Διάρκεια εκτέλεσης κάθε εντολής
Παρακολούθηση εκτέλεσηςΕποπτεία των πραγματικών μηνυμάτων τηλεεντολών και τηλεμετρίας που
ανταλλάσσονται στην διάρκεια της αποστολής
![Page 24: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/24.jpg)
Widget Χρονοδιαγράμματος
![Page 25: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/25.jpg)
Περιορισμοί σχεδίου αποστολήςΠροστασία του ρομπότ χειρισμού από ανεπιθύμητες
καταστάσεις ελέγχουΑπαγόρευση στο χειριστή να δημιουργήσει σχέδιο ελέγχου
που θα οδηγήσει το ρομπότ σε αστάθειαΕνημέρωση για την αιτία του σφάλματος
![Page 26: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/26.jpg)
Προετοιμασία πολύπλοκων εντολώνΟρισμένες εντολές απαιτούν πληθώρα
ορισμάτων
Επίπονο για το χειριστή να δημιουργεί την κατάλληλη μορφή της εντολής
Δημιουργία ξεχωριστών widget που παρέχουν:
Κατάλληλη διεπαφή επιλογής των ορισμάτων
Εύκολες προσαρμογές στις τιμές των ορισμάτων
Απόκρυψη από τον χειριστή των λεπτομερειών δημιουργίας την εντολής
![Page 27: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/27.jpg)
Widget Άμεσης οδήγησηςΧειρισμός του ρομπότ με συνεχόμενες εντολές κίνησης
Αυξομείωση της ταχύτητας με προκαθορισμένο βήμα
Αλλαγή τρόπου μετακίνησης (Ackermann/Point Turn)
![Page 28: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/28.jpg)
Παρουσίαση Τηλεμετρίας Πίνακες Ενδείξεις Διαγράμματα
![Page 29: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/29.jpg)
Λήψη εικόνας-βίντεοΧρήση Gstreamer για streaming
του βίντεο από τις on-board κάμερες στην οθόνη του χειριστή
Δυνατότητα λήψης φωτογραφίας
![Page 30: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/30.jpg)
Widget ΧάρτηΧάρτης δύο διαστάσεων που αναπαριστά το έδαφος της αποστολής
Δυνατότητα σημείωσης πάνω στο χάρτη (εμπόδια, ευρήματα κλπ)
Αναπαράσταση θέση και προσανατολισμού του ρομπότ
Αναπαράσταση προσανατολισμού της κάμερας
Το είδος του χάρτη εξαρτάται από τις πληροφορίες τηλεμετρίας που επιστρέφει το εκάστοτε ρομπότ (πχ θέση GPS, Digital Elevation Map κλπ)
Σχεδιασμός μονοπατιού που ακολούθησε το ρομπότ
![Page 31: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/31.jpg)
Χάρτης αποστολής
![Page 32: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/32.jpg)
3D αναπαράστασηΔυνατότητα οπτικοποίσης του
ρομπότ στο χώρο
Προϋποθέτει την ύπαρξη των μοντέλων CAD του ρομπότ
Αξιοποίηση των μηνυμάτων τηλεμετρίας για ανανέωση της αναπαράστασης
Δυνατότητα “κίνησης” της κάμερας
Χρήση Assimp και OpenGL για την 3D αναπαράσταση
![Page 33: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/33.jpg)
ΑποτελέσματαΤεστ χρήσης GRASP με το Bridget
Εύρεση στόχων (σημαδεμένες πέτρες με χρώμα που εμφανίζεται υπό υπεριώδες φως) στον χώρο προσομοίωσης της επιφάνειας του πλανήτη Άρη
Διάσχιση του εδάφους και αποφυγή των απροσπέλαστων εμποδίων υπό σκοτάδι (χρήση μόνο των φώτων του ρομπότ)
Σύνολο 10 στόχοι, Διάρκεια 60 λεπτά
Συμπεράσματα πειράματοςΧειριστής που γνώριζε το GRASP βρήκε 7 στόχους και είχε 0 συγκρούσεις
Χειριστής που δεν είχε καμία επαφή με το GRASP βρήκε 4 στόχους και είχε 1 σύγκρουση
![Page 34: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/34.jpg)
Μελλοντικές ΕφαρμογέςΕπέκταση αυτονομίας του GRASP κατά την διάρκεια της αποστολής,
ελαχιστοποιώντας τον φόρτο εργασίας του χειριστή
Παροχή εργαλείων ομαδοποίησης εντολών για ευκολότερη εποπτεία στο χρονοδιάγραμμα εκτέλεσης
Συνδυασμός με κάποιο περιβάλλον προσομοιώσεων
Παροχή εργαλείων δημιουργίας διεπαφών υψηλού επιπέδου (χωρίς να χρειάζεται να γραφτεί κώδικας)
![Page 35: Λυκάρτσης Ιωάννης](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/58e4a4d01a28aba3458b69b1/html5/thumbnails/35.jpg)
Ευχαριστώ!!