Programmation d'un robot martien

Transcription

1 - STR Fig. 1 Rocky 7 en action. An de préparer une future expédition martienne, des robots autonomes sont régulièrement envoyés à la surface de la planète Mars pour réaliser des des prélèvements et des expériences. Suite à un incident durant l'atterrissage de la dernière expédition, les caméras vidéos embarquées du robot ne sont plus opérationnelles. Les ingénieurs ont réussi à rétablir la communication radio entre un satellite en orbite géo-stationaire de Mars et avec le robot. Il est possible d'accéder de manière limitée à certains capteurs et aux fonctions motrices du robot, ce qui permet de le commander à distance. Le robot n'est pas complètement aveugle, il connaît ses coordonnées GPS ainsi que sa direction. Le robot est de forme circulaire, entouré de douze capteurs de chocs, ce qui donne la position relative de l'obstacle par rapport au robot. Pour éviter de tomber dans les profonds ravins martiens, six capteurs ultrasons (non-ables) sont répartis autour du robot pour détecter les cavités et les trous à la surface de la planète. Le but de ce TP est d'introduire à la mise au point d'une application de guidage de robot couplé à un simulateur écologique. Les aspects temps-réel de l'application devront être supportés à travers l'utilisation de l'ordonnanceur par priorités xes disponible et par l'utilisation du mécanisme de gestion d'événements des tâches étendues d'osek/vdx. Le matériel (capteurs/actionneurs du robot) seront manipulés à travers l'interface fournie (voir chier lpi2_control.h). Cf API OSEK/VDX : ActivateTask, ChainTask, TerminateTask, GetResource, ReleaseResource, SetRelAlarm, CancelAlarm, SetEvent, ClearEvent, GetEvent, WaitEvent. 1 Prise en main du robot Au démarrage d'eclipse, modiez le workspace par défaut pour le répertoire /root/workspace_rt; il contient le projet TP4 spécialement préparé et conguré pour la réalisation de ce TP avec le logiciel trampoline. Ouvrez le projet TP4 et lancez une exécution (menu Run d'eclipse) du projet. Le projet se compile automatiquement et provoque le lancement de la commande trampoline. Au démarrage, l'application est connectée à un simulateur qui ache surface de Mars. Les polygones rouges sont les trous et les polygones noirs sont les obstacles. [coords] ( ,300.00,-0.00)... TP STR

2 Le programme ache les coordonnées du robot au départ, puis provoque le déplacement du robot autour de lui-même. Dans la suite de ce TP, les développements s'eectueront dans le chier App/tpl_default_task_workstation.c qui comporte un squelette de programme pour réaliser le robot martien. Vous aurez sans doute besoin de rajouter de nouvelles tâches, des alarmes et des sémaphores dans le chier de description App/defaultAppWorkstation.oil. Vous disposez d'un compteur counter50ms qui s'incrémente toutes les 50ms. 2 Objectif : guidage du robot en environnement hostile Votre programme devra guider de manière sûre le robot sur la surface de Mars : cela permettra à terme la réalisation des expérimentations sur un prélèvement d'échantillon d'eau trouvé lors du parcours de la surface de la planète par le robot. La communication des ordres s'eectuent sur un lien TCP/IP. Il est important d'avoir un robot très rapide dans ses déplacements, mais il faut surtout éviter de laisser le robot bloqué contre un obstacle ou de perdre dénitivement le robot suite à une chute dans un ravin. 3 Étape 1 : navigation Le chier tpl_default_task_workstation.c, déjà installé dans le répertoire App, illustre l'utilisation des commandes LpiGo(D) et LpiTurn(A) qui permettent d'avancer (ou de reculer) de D mètres et de tourner de A radians. Les descriptions des prototypes de ces commandes sont reprises en annexe de ce document. Une rotation complète du robot prend 2s et la vitesse du robot est de 0, 2m/s ; chaque commande vient interrompre la précédente si elle n'est pas terminée. 1. Réalisez une tâche T ASK(navigation) qui joue, de manière cyclique, un scénario de déplacements prédénis sous forme d'un tableau de structures de type {int action, int temps}. Un code pour chaque action est déni au début du chier. La lecture de ce scénario sera réalisée par une tâche activée par une alarme pour eectuer l'action suivante contenue dans le tableau. Vous utiliserez la fonction SetRelAlarm() pour xer la nouvelle temporisation de l'alarme pour la prochaine action. Par exemple, le chier App/defaultAppWorkstation.oil contiendra les lignes suivantes pour la conguration de cette alarme. ALARM alarme_navigation { COUNTER = counter50ms; ACTION = ACTIVATETASK { TASK = navigation; AUTOSTART = FALSE; 2. Modier le code de la tâche T ASK(navigation) pour utiliser le mécanisme de gestion des événements des tâches étendues. Vous utiliserez les fonctions ClearEvent()/WaitEvent() qui débloqueront la tâche lorsqu'un événements aura été émis vers la tâche. Une autre tâche pourra émettre un événement avec la fonctionsetevent() (voir étape suivante) ainsi que toute alarme congurée avec l'option SET EV ENT. Par exemple, le chier App/defaultAppWorkstation.oil contiendra les lignes suivantes pour la conguration de cette alarme. EVENT event1 { MASK = 1; ALARM alarme_navigation { COUNTER = counter50ms; ACTION = SETEVENT { TP STR 2

3 ) TASK = navigation; EVENT = event1; AUTOSTART = FALSE; Dans le reste de ce TP, la tâche T ASK(navigation) sera la seule à accéder aux primitives LpiGo() et LpiTurn() de contrôle des moteurs. Évidemment, les autres tâches de l'application pourront utiliser le mécanisme de gestion des événements pour réveiller et demander à la tâche T ASK(navigation) de modier la trajectoire du robot. 4 Étape 2 : détection d'un obstacle Le robot se déplace désormais de manière autonome. Des obstacles peuvent empêcher la progression du robot et le bloquer. 1. Ecrire une routine qui provoque un demi-tour au robot. 2. Ajouter une tâche périodique T ASK(detection_obstacle) qui, lors de la détection d'un choc (voir commande Lpi- GetBumper()), réveille la tâche T ASK(navigation) et lui demande d'eectuer un demi-tour. La tâche T ASK(navigation) devra reprendre la lecture normale du scénario de guidage du robot après l'exécution de ce demi-tour. Attention aux priorités entre les tâches! 5 Étape 3 : évitement d'un trou On va maintenant gérer l'évitement des trous. An de réaliser cette tâche, 6 capteurs ultrasons non ables sont placés autour du robot permettant de détecter la présence d'un trou à une distance de 0, 075m. La valeur de ces capteurs sont accessibles depuis la commande LpiGetSonar(). Le robot doit alors s'arrêter en urgence avec l'aide de la commande LpiBrake(). Créer une tâche qui va détecter un trou et provoquer l'évitement de la zone. Cette tâche est-elle plus prioritaire que la détection d'un obstacle, de la lecture de scénario? Pourquoi? Attention aux accès concurrents aux variables et données partagées! Annexe : foire aux questions 1. Quels sont les aspects temporelles dans le développement de cette application? Le robot se déplace à la vitesse de 0, 2m/s et les capteurs détectent un trou à une distance de 0, 075m. Une communication avec le robot prend 50ms dans le pire cas. Par conséquent, le temps de réponse maximum pour arrêter le robot est de 375ms. 2. Au démarrage de l'application trampoline, j'ai parfois le message mars_sim : Address already in use, que signie-t-il? Le simulateur et votre application communiquent par une socket qui n'est parfois pas libérée correctement entre deux exécutions de trampoline. Il faut bien vérier qu'aucun simulateur (mars_sim) ne s'exécute avant l'exécution de trampoline. Parfois, cela ne sut pas et la solution consiste à attendre quelques minutes pour permettre la libération automatique de la socket. TP STR 3

4 3. Les capteurs ultrasons ne sont pas ables, comme spéciés. Quelles sont les probabilités associés aux données? Les faux négatifs ont une probabilité 1/1000 (le capteur ne détecte pas le trou alors qu'il y en a un). Les faux positifs ont une probabilité de 1/50 (le capteur déclare qu'il y a un trou alors qu'il n'y en a pas). Ces probabilités sont aectées à chaque capteur. 4. Comment puis-je faire repartir le robot après un choc avec un obstacle? Il faut appeler une fois LpiGetBumper() pour réinitialiser l'état du robot. TP STR 4

5 Annexe : interface de programmation des capteurs/actionneurs du robot TP STR 5