Workshop Programmierung und Simulation autonomer Roboter

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1 Workshop Programmierung und Simulation autonomer Roboter FB Informatik FG Simulation, Systemoptimierung und Robotik Dipl. Inform. Sebastian Petters 1

2 Szenario RoboCup Roboterfussball Zwei Teams Drei autonome humanoide Roboter pro Team Regelwerk angelehnt an FIFA Sehr komplexe Anwendung Ungeeignet zum Einstieg Demo am Nachmittag FB Informatik FG Simulation, Systemoptimierung und Robotik Dipl. Inform. Sebastian Petters 2

3 Szenario AntMe! Programmierung eines Ameisenvolks 100 Ameisen je Volk Jede Ameise ist autonom Punkte gibt es für: Sammeln von Nahrung (Zucker / Obst) Kämpfen mit Wanzen Ameisen werden... müde und können verhungern von Wanzen gefressen von anderen Ameisen angegriffen FB Informatik FG Simulation, Systemoptimierung und Robotik Dipl. Inform. Sebastian Petters 3

4 Simulationsumgebung Spielstand Zucker Ameisenbau Duftmarkierung Wanze Obst Fremder Ameisenbau Ameisen FB Informatik FG Simulation, Systemoptimierung und Robotik Dipl. Inform. Sebastian Petters 4

5 Wie wird programmiert? Computer machen nur das, was man ihnen sagt Programmierer schreibt Quellcode Ein Programm besteht aus mehreren Anweisungen Quellcode Quellcode wird in Maschinensprache übersetzt Übersetzer Quellcode wird ausgeführt, Daten werden verarbeitet Übersetzer Ausführung FB Informatik FG Simulation, Systemoptimierung und Robotik Dipl. Inform. Sebastian Petters 5

6 Programmierung einer Ameise Simulationsumgebung Übersetzer Ameise Quellcode Kommunikation Ameise Sensordaten Bewegungskommandos Simulator / Visualisierung Ameise FB Informatik FG Simulation, Systemoptimierung und Robotik Dipl. Inform. Sebastian Petters 6

7 Programmiersprache Visual C# Entwickelt von Microsoft Teil der.net-strategie Weiterentwicklung von C++ Objektorientiert Weit verbreitet in der Softwareentwicklung FB Informatik FG Simulation, Systemoptimierung und Robotik Dipl. Inform. Sebastian Petters 7

8 Sense-Plan-Act Zyklus Sense Umwelt Plan Act FB Informatik FG Simulation, Systemoptimierung und Robotik Dipl. Inform. Sebastian Petters 8

9 Zustand Zustand einer Ameise IstMüde Ziel AktuelleLast AktuelleEnergie FB Informatik FG Simulation, Systemoptimierung und Robotik Dipl. Inform. Sebastian Petters 9

10 Sense-Plan-Act Zyklus Sense Umwelt Plan Ereignisse: Sieht(Zucker) / Sieht(Obst) Act ZielErreicht(Zucker) / ZielErreicht(Obst) WirdMüde() SiehtFreund(Ameise) RiechtFreund(Markierung) SiehtFeind(Ameise) / SiehtFeind(Wanze) FB Informatik FG Simulation, Systemoptimierung und Robotik Dipl. Inform. Sebastian Petters 10

11 Sense-Plan-Act Zyklus Sense Umwelt Plan Act Möglichkeiten: BleibStehen() GeheZuZiel(...) / GeheWegVonZiel(...) GeheZuBau() Nimm(...) GreifeAn(...) u.a FB Informatik FG Simulation, Systemoptimierung und Robotik Dipl. Inform. Sebastian Petters 11

12 Sense-Plan-Act Zyklus Sense Umwelt Plan Möglichkeiten: GeheGeradeaus() DreheUmWinkel(...) u.a. Act Basisbewegungen werden selten benötigt FB Informatik FG Simulation, Systemoptimierung und Robotik Dipl. Inform. Sebastian Petters 12

13 Eigenschaften Eigenschaften eines Ameisenvolkes Reichweite Sichtweite Angriff MaximaleGeschwindigkeit MaximaleLast Ameisen können sich spezialisieren FB Informatik FG Simulation, Systemoptimierung und Robotik Dipl. Inform. Sebastian Petters 13

14 Wie startet man die Simulation? Bearbeiten der Datei Vorlage.cs Starten der Anwendung mit Taste F5 Auswahl der Ameisen Starten der Simulation Live Demo FB Informatik FG Simulation, Systemoptimierung und Robotik Dipl. Inform. Sebastian Petters 14

15 Einen Namen für das Ameisenvolk Jedes Volk braucht einen Namen [Spieler( Volkname = "Name", Vorname = "", Nachname = "Autor" )] FB Informatik FG Simulation, Systemoptimierung und Robotik Dipl. Inform. Sebastian Petters 15

16 Ameisen laufen lassen Wenn die Ameise nichts zu tun hat, soll sie Nahrung suchen public override void Wartet() { GeheGeradeaus(); } Wenn die Ameise müde wird, soll sie zum Bau gehen public override void WirdMüde() { GeheZuBau(); } FB Informatik FG Simulation, Systemoptimierung und Robotik Dipl. Inform. Sebastian Petters 16

17 Nahrung sammeln Sobald die Ameise Zucker sieht, soll sie dorthin gehen und den Zucker zum Bau tragen public override void Sieht(Zucker zucker) { if (AktuelleLast == 0) { GeheZuZiel(zucker); } } public override void ZielErreicht(Zucker zucker) { Nimm(zucker); GeheZuBau(); } FB Informatik FG Simulation, Systemoptimierung und Robotik Dipl. Inform. Sebastian Petters 17

18 Wie geht s weiter? In Raum E212 (kleiner Rechnerpool) Bildet 8 Teams (zu je 1-2 Personen) Findet einen Namen für Euer Ameisenvolk Programmiert Euer Ameisenvolk Lasst Eure Ameisen Nahrung zum Bau bringen Geht Wanzen aus dem Weg Wettbewerb der Ameisenvölker am Nachmittag FB Informatik FG Simulation, Systemoptimierung und Robotik Dipl. Inform. Sebastian Petters 18

19 Zeitplan Raum E102 09:10 09:20 Uhr: Begrüßung 09:20 10:00 Uhr: Einführung in die Thematik 10:10 10:45 Uhr: Einführung in die Verhaltensprogrammierung autonomer Systeme am Beispiel AntMe! Raum E212 11:00 11:30 Uhr: Praktische Programmierung (1. Teil) 11:30 12:30 Uhr: Mittagspause 12:30 14:00 Uhr: Praktische Programmierung (2. Teil) 14:15 14:45 Uhr: Wettbewerb der erstellten Programme Raum D002 14:45 15:30 Uhr: Demo humanoider Roboter 15:30 15:45 Uhr: Siegerehrung des Programmierwettbewerbs FB Informatik FG Simulation, Systemoptimierung und Robotik Dipl. Inform. Sebastian Petters 19