A RobotinoView programozása v2.6.3

A RobotinoView programozása v2.6.3

Írta: Bolla Dániel (BME-VIK)Lektorálta: Raj Levente (BME-MOGI)Átdolgozta: Slang Tamás (PTE-PMMIK)

2012

Mi az a Robotino?

• Oktatási és kutatási célokra fejlesztett autonóm robot

• Számos szenzorral és akár webkamerával is felszerelhető

• A szenzorok jeleit egy beágyazott PC-n futó valós idejű (real-time) Ubuntu Linux operációs rendszer dolgozza fel

Mit tud a Robotino?

• 2D mozgás bármely irányba

• Függőleges tengely menti forgás

• Web-kamera (képfeldolgozás)

• Vezeték nélküli programozás

• Távolság mérő szenzorok

• I/O portok (analóg/digitális)

• Opcionális kiegészítők:

NorthStar

Gyroscope

Lézer-scanner

Gripper (megfogó)

Mi az a RobotinoView?

• A Robotino programozásához fejlesztett vizuális programozási nyelv.

• A programokat programkód gépelése nélkül hozhatjuk létre

• A programozás módszertana gyorsan elsajátítható

• Vizuális programnyelv révén könnyen átláthatóak a programok

• Egyszerű hibakeresés

RobotinoView 2.6.3 - Függvényblokkok

• A programok legkisebb építőegysége a függvényblokk

• A programok legkisebb építőegysége a függvényblokk

Függvényblokkok

• A függvényblokkok közötti kapcsolatokat vezetékezéssel, a függvényblokkok ki- és bemeneteinek összekötésével alakíthatjuk ki

• Az így kialakított „hálózatok” az alprogramok

• Az alprogramok feldolgozása ciklikus végrehajtási módon történik

• Ez azt jelenti, hogy az alprogram kiértékelése az alprogram kilépési feltételének teljesüléséig újra és újra megtörténik

RobotinoView 2.6.3

• Alprogramok készítése:

MunkaterületFüggvény-

Blokkok

Alprogram fülek Eszközsor

Menüsor

Főprogram - Szekvenciális programvégrehajtás

• Az alprogramokból (a PLC programozásban használt) IEC 1131 szabványnak megfelelően, úgynevezett sorrendi folyamatábra – más nevén: állapotgráf – segítségével építhetjük fel a főprogramot.

RobotinoView 2.6.3

• Főprogram készítése:

Munkaterület Globális változók

Alprogram fülekEszközsorMenüsor

Sze

kv

en

ciá

lis e

szk

özö

k

Globális változók

• Globális változók használata: adatok átvitele programmodulok között

alprogramok kilépési feltételei

Globális változók

Globális változó olvasása

Globális változó írása


Lépés beszúrása az aktuális fölé

Lépés beszúrása az aktuális alá

Alternatív ág beszúrása az aktuálistól balra

Alternatív ág beszúrása az aktuálistól jobbra

Párhuzamos ág beszúrása az aktuálistól balra

Párhuzamos ág beszúrása az aktuálistól jobbra

Ugrás a megadott lépésre

• Szekvenciális eszközök:

• Szekvenciális építőmodulok:Alternatív ágak:

Párhuzamos ágak:

Inicializáló rész, Ez indul el bekapcsoláskor.

Kilépési feltétel (lásd később)

Alprogram blokkja.

Kilépési feltétel (lásd később)

Ugró utasítás (goto, jump)


• Alternatív ágak tulajdonságai: Mindig csak az egyik ágban van programfutás

Az ágak prioritás jobbra csökken (ha egyszerre két ágnál teljesül a kilépési feltétel, akkor a legbaloldalibb ágban lévő alprogram fut le)

Ág beszúrása bonyolultabb szerkezetekben:

Érdemes két kilépési feltétel vízszintes jelölő vonalát kijelölni (egyszerre több dolog kijelölése a shift gomb nyomva tartása mellett lehetséges), amikhez az alternatív ágat akarjuk kapcsolni, és ezután az új ág beszúrására kattintani.

Egyes esetekben segéd lépéseket kell beiktatni, amit ezután ki lehet törölni.

?


• Párhuzamos ágak tulajdonságai: Mindegyik ágban lévő program fut

Ág beszúrása bonyolultabb szerkezetekben:

Párhuzamos ágak esetén lépéseket kell kijelölni.

Több lépés kijelölése itt is a shift gombbal lehetséges.

Az alábbi példánál a 9-es és 6-os lépést jelöltük ki, majd utána szúrtunk be balra egy új párhuzamos ágat, ami az összes többi alprogrammal párhuzamosan fog futni.


• Kilépési feltételek operátorai: Konstans feltételek:

- true (egyszer lefut, és kilép az alprogramból)

- false (sosem lép ki az alprogramból)

Logikai feltételek (mint c-ben):

- És kapcsolat: &&

- Vagy kapcsolat: II

- Negálás: !

Matematikai:

- Összeadás, kivonás, szorzás, osztás: +, -, *, /

- Kisebb, nagyobb, egyenlő, nem egyenlő: <, >, ==, !=

Összetettebb kifejezések is lehetségesek:

Pl.: ( (a==1) && (b<=3) ) || c

Kapcsolódás a Robotino-hoz

• Robotino adatainak leolvasása: IP-cím: 172.26.1.1

• Kapcsolódás: WLAN bekapcsolása

Csatlakozás az AP-hoz

Hálózati kártya IP címénekbeállítása (ha szükséges)

Program futtatása a PC-n

2. IP-cím beírása

4.Szekvenciális program futtatása

(4.) Aktuális alprogram futtatása(Kézi leállítás szükséges!)

3. Kapcsolódás

1. Kapcsolódás a Robotino Accespoint-jához

RobotinoSim használata

Kijelölő eszköz

Robotino (kijelölve)

Port

IP – cím (mindig ez kell)

Port (ugyanaz, mint a SIM-ben)

Ha lassú a kommuni-káció, próbáljunk meg portot váltani.

Pl.: 8081-re

A SIM-ben és a View-ban is át kell

állítani!

Ha lassú a kommuni-káció, próbáljunk meg portot váltani.

Pl.: 8081-re

A SIM-ben és a View-ban is át kell

állítani!

IP_cím:Port

Objektumok áttekintése

• Motor objektumok:

Speed set-point

beállítani kívánt forgási sebesség

Reset position

motor pozíció nullázása

Brake fékezés

Accelera-tion

gyorsulás mértéke

Actual velocity

aktuális forgási sebesség

Actual position

motor aktuális pozíciója

Current [A]

motor aktuális áramfelvétele

Motorok közvetlen vezérlése

• Forgás jobbra:

• Mozgás előre:


• OmniDrive objektum:

m1 1-es motor fordulatszáma

m2 2-es motor fordulatszáma

m3 3-as motor fordulatszáma

vx x-irányú sebesség

vy y-irányú sebesség

omega forgási sebesség

• Leegyszerűsíti a motorok vezérlését.

• Komplex mozgások is könnyen megvalósíthatóak vele.

OmniDrive objektum

• Forgás jobbra:

• Mozgás előre: • Mozgás átlósan:

• Mozgás köríven:

Irányítás a Control Panel objektummal

• Control Panel:vx x-irányú sebesség

vy y-irányú sebesség

omega forgási sebesség

• Slider:

value csúszka állapota

Irányítás a Joystick objektummal

• Joystick / Gamepad hozzáadása:

Irányítás a Joystick objektummal

• Joystick tengelyei:

value tengely állapota

• Joystick gombjai:

value gomb értéke

Minden tengelyhez és minden gombhoz külön objektum tartozik.

Minden tengelyhez és minden gombhoz külön objektum tartozik.

Navigáció - Odometria

• Odometry: A megtett út mérése

x A kezdő pozíció x koordinátája

y A kezdő pozíció y koordinátája

phi A kezdő pozíció phi koordinátája

Set Ha true-t kötünk erre a bemenetre, a felveszi az x, y, phi bemeneteken megadott értékeket. (Inicializálás)

Az alprogram futása előtt mindig célszerű

inicializálni!

Az alprogram futása előtt mindig célszerű

inicializálni!

x Az aktuális pozíció x koordinátája

y Az aktuális pozíció y koordinátája

phi Az aktuális pozíció phi koordinátája

Navigáció – Position driver

• Position driver: Adott pozícióba navigálás

X set A cél pozíció x koordinátája

Y set A cél pozíció y koordinátája

Phi set A cél pozíció phi koordinátája

X actual Az aktuális pozíció x koordinátája

y actual Az aktuális pozíció y koordinátája

phi actual

Az aktuális pozíció phi koordinátája

restart Ha true-t kötünk erre a bemenetre újra beolvassa a cél pozíció koordinátáit.

vx A cél pozíció eléréséhez szükséges x irányú sebesség

vy A cél pozíció eléréséhez szükséges y irányú sebesség

omega A cél pozíció eléréséhez szükséges forgási sebesség

Position reached

True, ha a vx=vy=0

Orientation reached

True, ha omega=0

Pose reached

True, ha Postion reached és Orientation reached true

Szinte mindig az Odometry blokk kimenete

Szinte mindig az Odometry blokk kimenete

Szinte mindig az Omnidrive blokk bemenete

Szinte mindig az Omnidrive blokk bemenete

Navigáció – Position driver

1: Drive | Turn Holonomic

2: Drive & Turn Holonomic

3: Turn | Drive | Turn Nonholonomic

4: Drive & Turn | Turn Nonholonomic

Távolságmérő (infra) szenzorok

• Distance modul:Value Távolság arányos jel

(minél közelebb van valami a szenzorhoz, annál nagyobb jelet ad ki)

Heading szög, amely irányba a szenzor néz

• Bumper:

value Bumper állapota

Távolságmérő (infra) szenzorok karakterisztikája

Távolságmérő (lézeres) szenzorok karakterisztikája


• Scale: átskálázás

• Transfer function

be bemenet

ki kimenet

x bemenet

y kimenet


• Oscilloscope:

• Mean filter

Input bemenet

Output kimenet

Channel # bemenet


• Lua script: Komplex számításokat valósíthatunk meg

Bemenetekszáma

Kimenetekszáma

Globális változók(ha vannak)

A megvalósítandóFunkció kódja

(http://www.lua.org/manual/5.1/ )

http://www.lua.org/manual/5.1/

Vektorműveletek

• Vektor létrehozása x és y koordinátákkal

• Vektor létrehozása polár koordinátákkal (hossz, szög)

x

y

r+φ

0° az előrefelé irányt jelenti. A pozitív forgásirány az óramutató járásával ellentétes irányú.

0° az előrefelé irányt jelenti. A pozitív forgásirány az óramutató járásával ellentétes irányú.

Az x tengely hátulról előre, míg az y tengely jobbról balra irányuló tengelyek.

Az x tengely hátulról előre, míg az y tengely jobbról balra irányuló tengelyek.

x x-koordináta

y y-koordináta

Vector vektor

Length vektor hossza

Phi vektor szöge

Vector vektor

Vektorműveletek

• Vektor felbontása x és y, illetve polár koordinátákra

• Vektorkorok összegzése, kivonása

• Vektoriális szorzat, vektorhossz lekérdezése

• Vektor forgatása

• Vektorok és skalárok közötti műveletek

Vektorműveletek

• Vektorműveletek használata:

Vektor 1

Vektor 2

Vektor 1+2

Eleforgatott vektor x

y

PassiveAviod

Feladat: Menekülés az esetleges ütközések elől. Az ellenkező irányba kell elmozdulni, mint amerre valami akadály van.

Feladat: Menekülés az esetleges ütközések elől. Az ellenkező irányba kell elmozdulni, mint amerre valami akadály van.

PassiveAviod értelmezése

Infra sze

nzo

rok

Minden infra szenzorra szükség van.Minden infra szenzorra szükség van.


Infra sze

nzo

rok

Vektorok létrehozása

A továbbiakban vektorokkal szeretnénk dolgozni, így az infra-szenzorok jeleiből vektorokat hozunk létre.

A továbbiakban vektorokkal szeretnénk dolgozni, így az infra-szenzorok jeleiből vektorokat hozunk létre.


Infra sze

nzo

rok


Vektorokösszegzése

Minél hosszabb a vektor, annál közelebb van a fal.Minél hosszabb a vektor, annál közelebb van a fal.


Infra sze

nzo

rok



Egyenlőre csak az akadály irányára van szükségünk.Egyenlőre csak az akadály irányára van szükségünk.

Egységvektor létrehozása


Infra sze

nzo

rok



Minél közelebb vannak az akadályok, annál hosszabb vektort hozunk létre.

Minél közelebb vannak az akadályok, annál hosszabb vektort hozunk létre.


Vektorhossz meghatározása


Infra sze

nzo

rok



A vektor most az akadály irányába mutat. Nekünk ezzel a vektorral pont ellentétes irányba kell elmozdulnunk.

A vektor most az akadály irányába mutat. Nekünk ezzel a vektorral pont ellentétes irányba kell elmozdulnunk.



Vektor elforgatása


Infra sze

nzo

rok



Ha a vektrot felbontjuk x és y összetevőre, akkor ezekkel az értékekkel közvetlenül vezérelhetjük az omnidrive-ot.

Ha a vektrot felbontjuk x és y összetevőre, akkor ezekkel az értékekkel közvetlenül vezérelhetjük az omnidrive-ot.



Vektor elforgatása

Vektor felbontása

Robotino vezérlése

Hirtelen mozdulatok

kiszűrése

Webkamera

• A webkamera képének megtekintése:

Image Kép kimenet

Párhuzamosra álló blokk

Referencia felvétel

Képfeldolgozás

• Segmenter Modul: Az általunk kijelölt színekre (szegmensekre) bontja

a kamera képét.

Input bemeneti kép

Output szegmentált kép

Kép lefagyasztása Szín kijelölése Szín lementése

Képfeldolgozás

Fagyasztás megszűntetése A kimeneten megjelenő kép

Képfeldolgozás

• Segment extractor: Az adott színszegmens pozícióját adja meg.

x szegmens súlypontjának x koordinátája

y szegmens súlypontjának y koordinátája

Area szegmens területe

Segment found

találtunk szegmenst?

Input kép bemenet

Selected segment

kereset szegmens száma

Minimum area

minimális terület, ami esetén észreveszi a szegmenst

A (0;0) koordináta a kép bal-felső sarkában található.

A (0;0) koordináta a kép bal-felső sarkában található.

Vonalkövetés

• Vonalkövetés szenzorokkal:

Digitális bemenet

(értéke: true vagy false)

Analóg bemenet

(értéke: 0..10)

Digitális kimenet


Relés kimenet


Optikai Szenzor

Digital input

Induktív Szenzor

Analog input

RobotinoView help:

135. oldal

Vonalkövetés

• Vonalkövetés optikai szenzorokkal:

Egyszerű szabályozás

• Tartsuk a Robotino-t az előtte lévő faltól 5 cm-re!

Szabályozó(Programunk)

Robotino

Ellenőrző jelÉrzékelő

+

-

Rendelkező jelAlapjel

Alapjel

Szabályozó (Programunk) Robotino Érzékelő

Egyszerű szabályozás

• Menjen a Robotino 1 méterrel előre!

Szabályozó(Programunk)

Robotino

Ellenőrző jelÉrzékelő

+

-

Rendelkező jelAlapjel

Alapjel

Szabályozó (Programunk) Robotino Érzékelő

(ne felejtsük el inicializálni az odometriát!)

Köszönjük a figyelmet!

Kérdések?

Documents

A RobotinoView programozása v2.6.3