simulazione 3d e applicazioni per robot mobili con usarsim giuliano polverari 26 ottobre 2005
TRANSCRIPT
![Page 1: Simulazione 3D e applicazioni per robot mobili con UsarSim Giuliano Polverari 26 ottobre 2005](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062701/5542eb5d497959361e8cbdbc/html5/thumbnails/1.jpg)
Simulazione 3D e applicazioni per robot mobili con UsarSim
Giuliano Polverari
26 ottobre 2005
![Page 2: Simulazione 3D e applicazioni per robot mobili con UsarSim Giuliano Polverari 26 ottobre 2005](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062701/5542eb5d497959361e8cbdbc/html5/thumbnails/2.jpg)
2 / 17
Simulazione nel contesto USAR
Problemi insiti nell’ambiente di sviluppo:
• Scarsa disponibilità di risorse e robot
• Usura dei componenti
• Difficile ricostruzione di situazioni di test
Un simulatore risolve tutti problemi posti
![Page 3: Simulazione 3D e applicazioni per robot mobili con UsarSim Giuliano Polverari 26 ottobre 2005](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062701/5542eb5d497959361e8cbdbc/html5/thumbnails/3.jpg)
3 / 17
Simulatori 2D vs Simulatori 3D
Realismo derivato dalla terza dimensione: • Meccanica (ruote, giunti, interazioni, gravità)
• Materiali (vetro, legno)
• Condizioni atmosferiche (luci, nebbia)
• Resa grafica superiore (navigazione dell’ambiente)
• Sensori simulabili (sonar, telecamere, scanner 3D)
I simulatori 3D sono destinati a sostituire il 2D
![Page 4: Simulazione 3D e applicazioni per robot mobili con UsarSim Giuliano Polverari 26 ottobre 2005](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062701/5542eb5d497959361e8cbdbc/html5/thumbnails/4.jpg)
4 / 17
Descrizione del lavoro svolto
• Scelta del simulatore 3D• Adattamento del simulatore• Realizzazione e validazione dell’interfaccia ad
RDK, la piattaforma software del SIED• Sviluppo di applicazioni tramite
l’utilizzo del simulatore:– Recupero dagli stalli– Moto su terreno sconnesso
![Page 5: Simulazione 3D e applicazioni per robot mobili con UsarSim Giuliano Polverari 26 ottobre 2005](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062701/5542eb5d497959361e8cbdbc/html5/thumbnails/5.jpg)
5 / 17
Presentazione di UsarSim
Unreal Engine, © Epic Games, software orientato al multiplayer gaming FPS, fornisce:• renderer 3D • tool di modellazione
3D• physic engine • linguaggio di Scripting
UsarSim estende Unreal modellando:• Ambienti, mappe NIST USAR Test facility• Attori, modelli di Vittime e Robot• Sensori, laser, sonar, ptz camera …• Controller, propri + bridge per Pyro e Player
![Page 6: Simulazione 3D e applicazioni per robot mobili con UsarSim Giuliano Polverari 26 ottobre 2005](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062701/5542eb5d497959361e8cbdbc/html5/thumbnails/6.jpg)
6 / 17
Architettura di UsarSim
Unreal Engine
Maps
Models(robots,sensors, victims ...)
Gamebots
Network (tcp/ip)
Controller
Unreal Client
(Attached spectator)
Video Feedback
Unreal Client
(Attached spectator)
……
Team Cooperation
Unreal Data
Control Data
Control Interface
Middle Level Control
High Level Control
Controller
![Page 7: Simulazione 3D e applicazioni per robot mobili con UsarSim Giuliano Polverari 26 ottobre 2005](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062701/5542eb5d497959361e8cbdbc/html5/thumbnails/7.jpg)
7 / 17
UsarSim nel contesto Rescue
Vantaggi:+ Alto grado di realismo+ Semplicità di connessione
(TCP/IP), anche multirobot+ Software multipiattaforma+ Futuro standard nelle
competizioni internazionali
Limiti (dovuti ad Unreal):– Impossibilità di accedere ai sorgenti– Esclusi alcuni sensori (CO2)– Feedback video limitato
![Page 8: Simulazione 3D e applicazioni per robot mobili con UsarSim Giuliano Polverari 26 ottobre 2005](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062701/5542eb5d497959361e8cbdbc/html5/thumbnails/8.jpg)
8 / 17
Estensioni(1): Stereovisione
ProblemaImpossibilità di visualizzare contemporaneamente più flussi video sullo stesso PC
SoluzioneSovrascrittura del flusso video, suddiviso in due riquadri
![Page 9: Simulazione 3D e applicazioni per robot mobili con UsarSim Giuliano Polverari 26 ottobre 2005](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062701/5542eb5d497959361e8cbdbc/html5/thumbnails/9.jpg)
9 / 17
Estensioni(2): Swiss Camera
Le modifiche ad UsarSim sono state approvate
dalla comunità di sviluppo
CaratteristicheFornisce informazionidi luminosità e distanzanel campo di vista
ImplementazioneIl sensore IRC (Infrared Range Camera) produce i dati di distanza
![Page 10: Simulazione 3D e applicazioni per robot mobili con UsarSim Giuliano Polverari 26 ottobre 2005](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062701/5542eb5d497959361e8cbdbc/html5/thumbnails/10.jpg)
10 / 17
Interfaccia UsarSim↔RDK
RDK, piattaforma per il controllo di robot ad alto livello sviluppata dal team SPQR
Interfaccia robot: Task UsarRobot• Lato UsarSim, impartisce i comandi di
movimento, preleva i dati dei sensori • Lato RDK, fornisce l’accesso al robot
Interfaccia video: Task UsarVisionsimula la telecamera e la stereovisione
RDK
UsarSim
Task UsarRobot
Task UsarVision
![Page 11: Simulazione 3D e applicazioni per robot mobili con UsarSim Giuliano Polverari 26 ottobre 2005](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062701/5542eb5d497959361e8cbdbc/html5/thumbnails/11.jpg)
11 / 17
Sviluppare con UsarSim
Campo: Esplorazione Autonoma
Applicazioni realizzate:• Recupero dagli stalli• Moto su terreno sconnesso
UsarSim, ambiente di test privilegiato:• Scenari differenti, personalizzati e riconfigurabili• Salvaguardia del robot reale dagli urti
![Page 12: Simulazione 3D e applicazioni per robot mobili con UsarSim Giuliano Polverari 26 ottobre 2005](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062701/5542eb5d497959361e8cbdbc/html5/thumbnails/12.jpg)
12 / 17
Applicazione: Recupero dagli Stalli
Stallo: blocco del robot causato dal fallimento di un’azione di movimento
Cause: impatto con ostacoli non rilevati dai sensori
Approccio: monitorare la velocità del robot
![Page 13: Simulazione 3D e applicazioni per robot mobili con UsarSim Giuliano Polverari 26 ottobre 2005](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062701/5542eb5d497959361e8cbdbc/html5/thumbnails/13.jpg)
13 / 17
Recupero dagli stalli: esecuzione
10 posizioni di stallo monitorate costantemente
![Page 14: Simulazione 3D e applicazioni per robot mobili con UsarSim Giuliano Polverari 26 ottobre 2005](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062701/5542eb5d497959361e8cbdbc/html5/thumbnails/14.jpg)
14 / 17
Applicazione: Moto su terreno sconnesso
Terreno sconnesso: ostacola la navigazione, la localizzazione ed il mapping
Approccio: • Tracciare le asperità
incontrate• Pianificare il moto
tenendo conto di tali informazioni
Nota: l’oggetto
sbilancia il robot
![Page 15: Simulazione 3D e applicazioni per robot mobili con UsarSim Giuliano Polverari 26 ottobre 2005](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062701/5542eb5d497959361e8cbdbc/html5/thumbnails/15.jpg)
15 / 17
Approccio (1): tracciare le asperità
Tracciamento tramite il monitoraggio della velocità,con vincoli meno stringenti rispetto all’applicazione precedente
![Page 16: Simulazione 3D e applicazioni per robot mobili con UsarSim Giuliano Polverari 26 ottobre 2005](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062701/5542eb5d497959361e8cbdbc/html5/thumbnails/16.jpg)
16 / 17
C1C 2
C3
Passo 1
Più V icino: C1P iù Pulito : C2Scelta: C2
attuale
target
Approccio (2): pianificare il moto
Le due applicazioni sono oggi attive sul robot reale
Più vicino: C1
Più pulito: C2
C1 C3
![Page 17: Simulazione 3D e applicazioni per robot mobili con UsarSim Giuliano Polverari 26 ottobre 2005](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062701/5542eb5d497959361e8cbdbc/html5/thumbnails/17.jpg)
17 / 17
Conclusioni
Un simulatore 3D permette:• La riproduzione fedele del robot e dei sensori• La modellazione di complessi scenari virtuali
Utilizzando un simulatore 3D è ora possibile:• Simulare interazioni estremamente realistiche• Ridurre i tempi di sviluppo di applicazioni robotiche• Migliorare la fase di test delle applicazioni prodotte
Questo lavoro è stato presentato durante la passata edizione della manifestazione Robocup (Osaka 2005)