RobotArmy Περίληψη έργου

Transcript

1 RobotArmy Περίληψη έργου Στην σημερινή εποχή η ανάγκη για αυτοματοποίηση πολλών διαδικασιών γίνεται όλο και πιο έντονη. Συνέχεια ακούγονται λέξεις όπως : βελτιστοποίηση ποιότητας ζωής, αυτοματοποίηση στον βιομηχανικό τομέα, έξυπνο σπίτι και άλλα. Η χρήση των ρομπότ σε περιόδους πολέμου, αν και παραδοσιακά θυμίζει σενάριο από ταινία επιστημονικής φαντασίας, διερευνάται ως πιθανό μελλοντικό μέσο διεξαγωγής του. Ήδη αρκετοί στρατιώτες-ρομπότ έχουν αναπτυχθεί από διάφορους στρατούς. Μερικοί πιστεύουν ότι το μέλλον του σύγχρονου πολέμου θα είναι με αυτοματοποιημένα συστήματα όπλων. Ο στρατός επενδύει σημαντικά στην έρευνα και στην ανάπτυξη προς δοκιμές όλο ένα και πιο αυτοματοποιημένων συστημάτων. Το RobotΑrmy είναι ένα τετράτροχο ρομπότ εξοπλισμένο με πολλές κάμερες, ραντάρ, και, ενδεχομένως, ένα πυροβόλο όπλο, που εκτελεί αυτόματα τυχαίες ή προγραμματισμένες περιπολίες γύρω από μια στρατιωτική βάση ή άλλη εγκατάσταση. Σκοπός του είναι να ειδοποιεί έναν ανθρώπινο παρατηρητή όταν ανιχνεύει μια κίνηση σε μία μη εξουσιοδοτημένη περιοχή. Ο χειριστής μπορεί να δώσει εντολή στη συνέχεια το ρομπότ να αγνοήσει το γεγονός ή να πάρει ο ίδιος το τηλεχειριστήριο και να ασχοληθεί με τον εισβολέα ή καλύτερα να κοιτάξει την κάμερα έκτακτης ανάγκης. Θα είναι ένα αυτόνομο ρομπότ εξοπλισμένο από μία σειρά διαφορετικών αισθητήρων με σκοπό τη χαρτογράφηση του χώρου. Για την realtime μετάδοση των δεδομένων και την απεικόνιση των αποτελεσμάτων, θα υπάρχει ασύρματη διασύνδεση με τον υπολογιστή. Με την βοήθεια των αισθητήρων, θα μπορούν να καταγραφούν και να απεικονιστούν τα δεδομένα με τρόπους που οι άνθρωποι δεν μπορούν. Αυτά τα δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο σε μία στρατιωτική βάση όσο και σε μία εμπόλεμη περιοχή. Ο χειριστής δεν απαιτείται να έχει εξειδικευμένες γνώσεις αφού απλά θα παρακολουθεί τι συμβαίνει στην κάμερα και έπειτα θα επιλέγει ο ίδιος με την χρήση του τηλεχειριστηρίου σε τι ενέργεια θα προβεί το RobotArmy. Οι αισθητήρες που θα χρησιμοποιηθούν θα είναι για την απόσταση (range sensor), την θέση (positioning sensor), την θερμοκρασία του χώρου (environmental sensor), ένα GPS, Wi-Fi και μια κάμερα που θα περιστρέφεται και θα καθιστά την ρομποτική όραση. Για να κινείται το RobotArmy και να χρησιμοποιεί τους αισθητήρες που αναφέραμε παραπάνω θα γίνει χρήση προγραμματισμού στον μικροελεγκτή. Επιπρόσθετα, με διάφορους αλγορίθμους και χρήση μαθηματικών θα δώσουμε στο ρομπότ μια μορφή ευφυΐας-

2 αυτονομίας για την αποφυγή εμποδίων, την χαρτογράφηση του χώρου και τον υπολογισμό της θέσης του στον χώρο. Το RobotΑrmy βασίζεται σε ένα τρόπο αναπαράστασης της οπτικής πληροφορίας και καθιστά απολύτως εφικτή την λειτουργία σε πραγματικό χρόνο. Αν και απαιτείται σχετικά υψηλό κόστος για την κατασκευή του είναι ιδιαίτερα χρήσιμο, καθώς οι μηχανές δεν κουράζονται, δεν κλείνουν τα μάτια τους, δεν κρύβονται κάτω από τα δέντρα όταν βρέχει, δεν έχουν την αίσθηση πείνας και δεν μιλάνε με τους φίλους τους. Μία ανθρώπινη προσοχή στη λεπτομέρεια την ώρα της σκοπιάς μειώνεται δραματικά στα πρώτα 30 λεπτά. Γιατί οι μηχανές δεν ξέρουν πως να φοβούνται. Ομάδες εργασίας Προγραμματιστών 5 άτομα. Ηλεκτρονικών 3 άτομα Μηχανικών Πολυμέσων 2 άτομα Γραφίστας 1 άτομο Μηχανικών Δικτύων 2 άτομα Μηχανολόγων Μηχανικών 3 άτομα Πακέτα Εργασίας WP 1 Μοντέλο RobotΑrmy και Σχεδιασμός οχήματος Ο κύριος στόχος του συγκεκριμένου πακέτου εργασίας είναι να γίνει η ανάλυση του έργου μας. Να γίνει ένα πρώτο μοντέλο του RobotArmy. Επίσης θα εξεταστούν θέματα όπως οι τεχνολογίες που πρέπει να χρησιμοποιηθούν ώστε να υλοποιηθεί το RobotArmy. Το ΠΕ1 στοχεύει: Στην ανάπτυξη ενός πρώτου μοντέλου του RobotArmy Στην ανάλυση των τεχνολογιών που θα χρησιμοποιηθούν Στην περιγραφή του υλικού μέρους του οχήματος WP2 Σχεδιασμός λογισμικού Μήνας έναρξης: 2 Μήνας λήξης: 12 Υπεύθυνος συντονιστής πακέτου : Προγραμματιστών

3 Ο κύριος στόχος του συγκεκριμένου πακέτου εργασίας είναι η ανάπτυξη και η υλοποίηση του λογισμικού που θα είναι υπεύθυνα για την πλήρη λειτουργικότητα του RobotArmy. Ο σχεδιασμός θα γίνει με τέτοιο τρόπο έτσι ώστε να επικεντρώνεται στις γρήγορες και βέλτιστες λύσεις (για παράδειγμα, η εύρεση της μικρότερης διαδρομής για να φτάσει σε ένα σημείο το RobotArmy). Το ΠΕ2 στοχεύει στην: Σχεδίαση λογισμικού Ανάπτυξη βέλτιστων αλγορίθμων Περιγραφή του έργου και του ρόλου των εταίρων Δραστηριότητα (Task) 2.1 Ανάλυση τεχνολογιών αιχμής Υπεύθυνος συντονιστής δραστηριότητας: Προγραμματιστών Συμμετέχοντες: Ηλεκτρονικών Διάρκεια: Μήνες 2-3 Στην συγκεκριμένη δραστηριότητα θα γίνει ανάλυση των μεθόδων και των τεχνολογιών που θα χρησιμοποιηθούν σε όλες τις δραστηριότητες και συνεπώς σε όλη την υλοποίηση όσον αφορά το προγραμματιστικό κομμάτι. Η ομάδα των Ηλεκτρολόγων θα παρουσιάσει το Hardware που θα χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή του RobotArmy και στην συνέχεια με την ομάδα Προγραμματιστών θα αναλύσουν τις επιλογές που έχουν για να επιλέξουν το κατάλληλο λογισμικό για το προγραμματισμό του συγκεκριμένου Hardware. Δραστηριότητα (Task) 2.2 Ανάπτυξη Βέλτιστων αλγορίθμων Υπεύθυνος συντονιστής δραστηριότητας: Προγραμματιστών Συμμετέχοντες: Ηλεκτρονικών Διάρκεια: Μήνες 4-6 Το επόμενο βήμα μετά την εύρεση των τεχνολογιών που θα χρησιμοποιηθούν είναι ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη των βέλτιστων αλγορίθμων που θα καθιστά ένα απλό ρομπότ σε ένα ευφυείς σύστημα που θα μπορεί να λαμβάνει γρήγορες και βέλτιστες αποφάσεις. Με την βοήθεια των αισθητήρων που τοποθετήθηκαν από την ομάδα Ηλεκτρολόγων θα γίνεται ο έλεγχος της θέσης του RobotArmy αλλά και την απόσταση των αντικειμένων που υπάρχουν γύρω του, έτσι γνωρίζοντας κάθε στιγμή την τιμή των 2 παραπάνω θα δημιουργηθεί ο αλγόριθμος που το RobotArmy θα παίρνει τις βέλτιστες αποφάσεις για τον εντοπισμό και για την αποφυγή των εμποδίων. Δραστηριότητα (Task) 2.3 Ανάπτυξη λογισμικού για τους αισθητήρες

4 Υπεύθυνος συντονιστής δραστηριότητας: Προγραμματιστών Συμμετέχοντες: Μηχανικών Δικτύων Διάρκεια: Μήνες 7-8 Ο κύριος στόχος του συγκεκριμένου πακέτου εργασίας είναι αναπτυχθεί το λογισμικό που θα είναι υπεύθυνο για την εισαγωγή και επεξεργασία των δεδομένων από τους αισθητήρες θερμοκρασίας έτσι ώστε να εξάγονται χρήσιμες πληροφορίες σχετικά με την θερμοκρασία. Όπως επίσης, σε συνεργασία με την ομάδα Μηχανικών Δικτύων να προγραμματιστεί η σύνδεση έτσι ώστε να υπάρχει η ασύρματη σύνδεση δικτύου. Δραστηριότητα (Task) Εντοπισμός σφαλμάτων Υπεύθυνος συντονιστής δραστηριότητας: Προγραμματιστών Συμμετέχοντες: Ηλεκτρονικών, Μηχανικών Δικτύων Διάρκεια: Μήνες 9-10 Σε αυτή την δραστηριότητα θα χρειαστεί η συνεργασία της ομάδας Ηλεκτρολόγων αλλά και των Μηχανικών Δικτύων γιατί κύριος στόχος είναι ο εντοπισμός και η ανάλυση των σφαλμάτων είτε σε κάποιο σχεδιασμό του λογισμικού είτε σε κάποιον εσφαλμένο αλγόριθμο που μπορεί να αποκλίνει από το κύριο σκοπό του. Δραστηριότητα (Task) Διόρθωση σφαλμάτων Υπεύθυνος συντονιστής δραστηριότητας: Προγραμματιστών Διάρκεια: Μήνες Τέλος, αφού έγινε η ανάλυση σφαλμάτων, σε περίπτωση που υπάρχουν η ομάδα των Προγραμματιστών αναλαμβάνει την διόρθωση τους. Λίστα παραδοτέων (deliverables) πακέτου Αριθμός παραδοτέου Τίτλος παραδοτέου Μήνας αποπεράτωσης D 2.1 Ανάλυση τεχνολογιών αιχμής 3 D 2.2 Ανάπτυξη βέλτιστων αλγορίθμων 6 D 2.3 Ανάπτυξη λογισμικού για αισθητήρες 8

5 D Εντοπισμός σφαλμάτων 10 D Διόρθωση σφαλμάτων 12 Table 1 - Λίστα παραδοτέων Πακέτου 2 WP 3 Ανάπτυξη αισθητήρων και ανάλυση δεδομένων Ο κύριος στόχος του συγκεκριμένου πακέτου εργασίας είναι η διερεύνηση όλων των αισθητήρων που θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε στο RobotArmy και να εξετάσουμε τα δεδομένα που θα πάρουμε ως αποτελέσματα από τους αισθητήρες. Οι αισθητήρες θα ποικίλουν και θα είναι των κατηγοριών απόστασης, θέσης, θερμοκρασίας χώρου, GPS, Wi-Fi και εικόνας μέσω καμερών. Το ΠΕ3 στοχεύει στην: Έρευνα των αισθητήρων Την ανάπτυξη των αισθητήρων Την ανάλυση των δεδομένων τους WP 4 Real time απεικόνιση & ανάλυση βίντεο του πακέτου είναι η σωστή και έγκυρη παρουσίαση πληροφοριών του ρομπότ στον χειριστή του. Στην ουσία θα είναι η άμεση επικοινωνία του ρομπότ με το χειριστή. Θα παρουσιάζεται σε μια οθόνη η εικόνα που βλέπει το ρομπότ μέσω της κάμερας, καθώς και όλες οι χρήσιμες πληροφορίες που θα παίρνει από τους αισθητήρες του και είναι αναγκαίες για τον χειριστή. Το WP4 στοχεύει στην: Διαμόρφωση των πληροφοριών των αισθητήρων Τη δημιουργία των κατάλληλων ενδείξεων Τη δημιουργία του γραφικού περιβάλλοντος εποπτείας

6 WP 5 Διασύνδεση με τον υπολογιστή & το τηλεχειριστήριο Ο κύριος στόχος του συγκεκριμένου πακέτου εργασίας είναι η διασύνδεση όλων των απαιτούμενων επιμέρους στοιχείων με έναν κεντρικό υπολογιστή. Εκεί θα λαμβάνονται όλα τα δεδομένα από τους αισθητήρες όπως θέση, απόσταση, εικόνα και θερμοκρασία για περαιτέρω ανάλυση και αξιοποίηση. Επίσης, θα γίνει ο συγχρονισμός με το τηλεχειριστήριο όπου το Ρομπότ θα λαμβάνει εντολές από αυτό. Το ΠΕ5 στοχεύει στην: Λήψη δεδομένων από το ρομπότ Ανάπτυξη τηλεχειριστηρίου WP 6 Ανάπτυξη του υλικού μέρους του οχήματος και ολοκλήρωση του RobotΑrmy του πακέτου είναι η υλοποίηση και η ολοκλήρωση του RobotArmy. Στην υλοποίηση περιλαμβάνεται τόσο η κατασκευή/αγορά, όσο και η σύνθεση/συναρμολόγηση του υλικού μέρους του οχήματος. Για την ολοκλήρωση του έργου μας απαιτούνται εξονυχιστικοί έλεγχοι για σφάλματα που αφορούν τόσο το λογισμικό μέρος, καθώς και το υλικό μέρος του RobotArmy σε όλες τις συνθήκες περιβάλλοντος (αντίξοες και μη). Το όχημά μας θα είναι ειδικά κατασκευασμένο από υλικά υψηλής ποιότητας. Για την ολοκλήρωση του Robot Army θα συνδεθούν τα παραδοτέα όλων των υπολοίπων πακέτων ώστε το RobotArmy να είναι έτοιμο για χρήση. Το WP6 στοχεύει στην: Υλοποίηση των μεθόδων για το υλικό μέρος του οχήματος Ενσωμάτωση των μεθόδων των άλλων πακέτων για την ολοκλήρωση του οχήματός όσο αφορά το λογισμικό του μέρος Διασφάλιση της αξιοπιστίας του RobotArmy μέσα από μία σειρά ελέγχων WP 7 Μέθοδοι για την ανάλυση του χώρου και της θέσης & Επικύρωση της χαρτογράφησης του χώρου

7 Ο κύριος στόχος του συγκεκριμένου πακέτου εργασίας είναι η διεκπεραίωση μεθόδων ανάλυσης του χώρου και της θέσης για την επίλυση προβλημάτων στην διαδρομή του ρομπότ καθώς επίσης και τη διάγνωση κακόβουλων εμποδίων. Με πιο απλά λόγια, θα εκτελέσουμε την αποφυγή είτε φυσικών είτε κακόβουλων εμποδίων στην προκαθορισμένη διαδρομή του ρομπότ. Το ΠΕ7 στοχεύει στην: Ανάλυση του χώρου και της θέσης Διάγνωση εμποδίων Αποφυγή εμποδίων WP 8 Προσομοίωση λειτουργίας RobotArmy Ο κύριος στόχος του συγκεκριμένου πακέτου εργασίας είναι η προσομοίωση της λειτουργίας του RobotArmy, της εφαρμογής δηλαδή που θα χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο του ρομπότ από τον χρήστη. Το ΠΕ8 στοχεύει στην: Έρευνα των αισθητήρων και λειτουργιών του ρομπότ Εικονική απεικόνιση της εφαρμογής ελέγχου του ρομπότ Ορόσημα Αριθμός Οροσήμου Τίτλος Οροσήμου Υπεύθυνος Μήνας αποπεράτωσης MS1 Ολοκλήρωση μοντελοποίησης και ανάλυση τεχνολογιών Μηχανολόγων Μηχανικών 4 MS2 Σχεδιασμός λογισμικού και ανάπτυξη αλγορίθμων Προγραμματιστών 12 MS3 Εγκατάσταση των αισθητήρων Προγραμματιστών 12

8 MS4 Ολοκλήρωση γραφικού περιβάλλοντος εποπτείας και χειρισμού Μηχανικών Πολυμέσων 18 MS5 Διασύνδεση με τον υπολογιστή και το τηλεχειριστήριο Μηχανικών Δικτύων 18 MS6 Κατασκευή και ολοκλήρωση RobotArmy Μηχανολόγων Μηχανικών 21 MS7 Χαρτογράφηση του χώρου Προγραμματιστών 17 MS8 Προσομοίωση εφαρμογής RobotArmy Γραφίστας 16