Kognitive Robotik II - Überblick

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1 Kognitive Robotik II - Überblick Thomas Röfer VAK: Vorlesung: Mi. 13:15-14:45 in MZH 5280 Praktikum: Mi. 15:15-16:45 in MZH 5280 /

2 Universität Bremen Abschluss letztes Semester... Rückgabe Übungsblatt 5 5 Gruppen hatten abgegeben Mit einer Ausnahme alle 80% + Platzierungsbewertung Scheinbedingungen n-1 Lösungen müssen zu über 50% korrekt sein Note ergibt sich aus den n-1 besten abgegebenen Lösungen Notenspiegel 95% 1 80% 2 65% 3 50% 4 Noten 8x sehr gut, 8x gut, 11x befriedigend, 2x nicht bestanden Kognitive Robotik II Überblick 2

3 Universität Bremen Ausfüllen der SBLN Fachbereich 3 von der Studentin/vom Studenten auszufüllen: Name: Matr. Nr.: Titel der Lehrveranstaltung: Kognitive Robotik I Veranstaltungskennziffer: SS/WS 00/01 Anerkannt für den Diplomstudiengang/Magisterstudiengang: Informatik Nicht von der Studentin/vom Studenten auszufüllen: (doch! ;-) Gruppenleistung: x Inhalt und Form der Leistung: Erfolgreiche Bearbeitung von Übungsaufgaben und Teilnahme am Praktikum Prüfungsgebiet der Leistung: Praktische Informatik Kognitive Robotik II Überblick 3

4 Universität Bremen Kognitive Robotik II Hinweis Die Teilnahme an Kognitive Robotik II wird den Teilnehmern des Projekts RoboCup dringend empfohlen, ist aber nicht Pflicht (im Unterschied zu KI II) Neue Scheinbedingungen? Fachgespräche? Was interessiert euch? Kognitive Robotik II Überblick 4

5 Universität Bremen Vorlesungsplan Überblick Kognitive Architekturen Architektur der Bremer Autonomen Rollstühle Stochastische Selbstlokalisation I Stochastische Selbstlokalisation II Bildverarbeitung in der Robotik Bahnplanung Navigation Mehr-Robotersysteme Sicherheit in der Robotik Robotik in der Raumfahrt Zusammenfassung und Wettbewerb Kognitive Robotik II Überblick 5

6 Kognitive Architekturen Überblick Sense-Think-Act-Zyklus Theorien Typen Eigenschaften Architektur Fähigkeiten Realisierung Umgebung Kognitive Robotik II Überblick 6

7 Architektur der Bremer Autonomen Rollstühle Netzwerk (Blackboard) Simulation/Realität Echtzeitanwendung Netzwerk Asynchrone Anwendung 32 ms Realität/Simulation Interrupt<3> Serial<3> ControlPort<3> Rolland Interrupt<4> Serial<4> ServicePort<4> Meyra Meyra Platform Net Net Relay Relay Sonars Sonars Interrupt<5> Serial<5> Sick<5> Tables Tables Odometry Sensorik & Aktorik Modul (SAM) Rollstuhl ObstacleMap ObstacleDistance StopInTime StopInTime SmoothMotionC. ObstacleAvoidance SAM SAM Kognitive Robotik II Überblick 7

8 Stochastische Selbstlokalisation I Sensormodell Rasterkarte 3D-Gitterkarte Aufenthaltswahrscheinlichkeiten Kognitive Robotik II Überblick 8

9 Stochastische Selbstlokalisation II Umgebung Routengraph Odometrie A B C D E J F G H I K L M N O P Q R S T Kognitive Robotik II Überblick 9

10 Bildverarbeitung in der Robotik Landmarkenerkennung Farbsegmentierung 5 Kognitive Robotik II Überblick 10

11 Bahnplanung Bewegungsmodell Planung Kognitive Robotik II Überblick 11

12 Navigation Planen im Konfigurationsraum Potentialfeldmethoden Start Ziel Kognitive Robotik II Überblick 12

13 Mehr-Robotersysteme Kooperation und Kommunikation Multi-Roboter-Kartografierung Kognitive Robotik II Überblick 13

14 Sicherheit in der Robotik Zunehmende Sicherheitsanforderungen Fehlerbaumanalyse 1 Kollision (auf Sensorhöhe) 1.1 Passive Kollision # 1.2 Aktive Kollision Fataler Sensorikfehler Fataler Aktorikfehler Sensorik/Aktorik-Modul-Fehler Fataler Übertragungsfehler (Basissystem) Basisrechnerausfall nicht erkannt Hindernis im Kollisionsbereich FEHLERBAUM Künstliche Events Model-Checking FEHLERBAUM Künstliche Events MECHANISMEN Künstliche Events Freigabe UMWELT UMWELT Relevante Events Realität Kognitive Robotik II Überblick 14

15 Robotik in der Raumfahrt Mars-Mission Sojourner International Space Station Pathfinder Kognitive Robotik II Überblick 15

16 Universität Bremen Praktikum Gruppengröße Keine Gruppe größer als 3 Personen, d.h. 2er und 3er Gruppen (max. 11) Roboter Lego Mindstorms Robotics Invention System Programmierung in Java mit JavaStorms auf dem PC Fernsteuerung der Roboter per Infrarot Vorbereitungen Installation des JDK 1.2 / 1.3 (gibt s bei Sun) Installation von JavaCOMM (gibt s bei Sun) Installation von JavaStorms (gibt s auf der Kognitive Robotik II -Website) Sonstiges (vor dem nächsten Praktikum!) Mindstorms-Kästen sortieren, Verluste melden Batterien prüfen, Bedarf anmelden Kognitive Robotik II Überblick 16

17 Universität Bremen JavaStorms Einschränkungen Läuft out-of-the-box momentan nur unter Windows Anpassung der Skripte und Installationsbeschreibung an Linux aber leicht möglich. Wer macht s? Vorteile Programmierung in Java auf dem PC Kein Hochladen der Programme auf den RCX Gute Visualisierungsmöglichkeiten Robuste Infrarotverbindung Steuerung mehrere Roboter ist möglich Nachteile Im RoboCup-Projekt wird C++ eingesetzt Störungen zwischen verschiedenen Rechnern möglich (kann vielleicht behoben werden) Java nicht echtzeitfähig (Garbage Collection Roboter fällt vom Tisch ;-) Kognitive Robotik II Überblick 17

18 JavaStorms Architektur Steuerprogramm JavaStorms-API Java Java LNP LNP Infrarot legos javastorms.lx legos LNP LNP Kognitive Robotik II Überblick 18

19 Objektinstanzen Anwendung Sensor Aktuator Aktuator Aktuator Sensor Sensor Brick Brick Brick Tower Tower LNP LNP LNP LNP Kognitive Robotik II Überblick 19

20 Verfügbare Klassen Kognitive Robotik II Überblick 20

21 Beispielprogramm Kognitive Robotik II Überblick 21