Diseño e Implementación de una Interfase para el Control vía Web de un Robot móvil y Monitorización de su Entorno de Operación

Transcripción

1 Grupo de Inteligencia Artificial y Sistemas Departamento de Informática y Sistemas Universidad de Las Palmas de Gran Canaria PROPUESTA PROYECTO FIN DE CARRERA Diseño e Implementación de una Interfase para el Control vía Web de un Robot móvil y Monitorización de su Entorno de Operación

2 Propuesta Proyecto Fin de Carrera 1 1. Título del Proyecto Título: Diseño e implementación de una Interfase para el Control vía Web de un Robot Móvil y monitorización de su entorno de operación. Centro: Facultad de Informática 2. Tutor y cotutores Tutor: Antonio Falcón Martel Cotutor: Cayetano Guerra Artal 3. Descripción General Los primeros robots móviles en la red han sido principalmente sistemas teleoperados [Fry96] [Sie99] que presentan una autonomía muy limitada y trabajando en entornos muy estructurados. Cuando se trabaja con plataformas móviles se extiende el abanico de posibilidades con aplicaciones en la visita guiada a laboratorios [Sim96], a museos [Fry96] [Bur98], a ciudades o parques naturales e incluso otros planetas [She93]. No obstante los robots móviles conectados a la Web o a cualquier otra red presentan una serie de problemas La red puede introducir retardos que pueden hacer que se sobrepasen ciertos límites de seguridad [She93] La red permite a personas sin ninguna experiencia tecnológica guiar robots móviles La interface Web deberá ser lo suficientemente fácil de utilizar y que garantice el comportamiento seguro. Como consecuencia de estos problemas es necesario tener en cuenta las siguientes especificaciones para robots móviles en la Web El sistema nunca puede colapsarse debido a retardos excesivos de tiempo. El robot debe tener un cierto grado de autonomía y una instalación robusta. Los usuarios del sistema a través de Internet deben poder operar durante los momentos de tráfico intenso. La actualización de las imágenes debe ser tan rápida como sea posible para tener una representación lo más real posible del entorno remoto. La interface Web de manejo debe diseñarse para connect and play, esto es evitar un número excesivo de páginas de introducción para los posibles usuarios. Para entornos complejos puede resultar interesante una fase de entrenamiento o incluir simulación con realidad virtual [Mic97]. La estrategia de control del robot deberá ser tan simple e intuitiva como se pueda.

3 Propuesta Proyecto Fin de Carrera 2 Con estas restricciones y condicionantes en este proyecto se trata de diseñar la Interfase Web de forma que se pueda controlar remotamente un robot móvil con conducción diferencial (figura 1), permitiendo monitorizar su estado y las lecturas de sus sensores incluyendo las imágenes que en ese momento capturan las cámaras a bordo del robot. Esta interfase deberá permitir también monitorizar el entorno del robot mediante cámaras adicionales que podrán ser motorizadas y estar ubicadas en plataformas con dos grados de libertad. La interfase para estas cámaras será transparente independientemente de que se trate de cámaras USB u otras que requieran de digitalizador. Además se diseñara un simulador que permita el entrenamiento del usuario antes de utilizar el robot real. 4. Objetivos del Proyecto Además de los objetivos didácticos y formativos asociados a la elaboración de un proyecto fin de carrera, se desean alcanzar los siguientes más específicos: Aprender la instalación de cámaras y los mecanismos para trasmisión de imágenes a través de una red. Estudiar las herramientas e implementar interfaces Web que permitan la conexión remota de procedimientos de teleoperación. Estudiar e implementar procesos de movimiento de una plataforma diferencial. Analizar y estudiar los problemas de retardo en la red y los mecanismos para resolver los mismos.

4 Propuesta Proyecto Fin de Carrera 3 Clientes WWW I N T E R N E T PC Equipo a bordo Interface USB Puerto Serie WebCam Robot con Conducción Diferencial Digitalizador PC Interface USB... Puerto Serie Cámaras de entorno Plataforma Pan/tilt Figura 1.

5 Propuesta Proyecto Fin de Carrera 4 5. Material y medios a emplear Los medios experimentales están disponibles en los laboratorios de Electrónica y del Instituto de Sistemas Inteligentes y Aplicaciones Numéricas en Ingeniería (IUSIANI) y básicamente son: Ordenador PC, con MS Visual C++, Java. El desarrollo podrá realizarse bajo Windows NT/XX o en LINUX, Cámaras USB Robot Pioner II DX. PC portátil a bordo bajo Windows NT/XX Plataforma pan/tilt Directed Perception Red Inalámbrica. Disponibilidad de la red del Departamento de Informática para las pruebas. Bibliografía. 6. Planificación temporal estimada El proyecto se desarrollará en las siguientes fases cuya temporalización (aproximada) se incluye: Fase 1: Recopilación de la documentación y estudio de los trabajos previos en: (60 horas) Movimientos de un robot con conducción diferencial [Dud00], [Ark98]. Teleoperación [Gol02]. Diseño de interfaces Web para control [Gol02] Fase 2: Aprendizaje experimental de las herramientas de programación del Pioner II DX y de la plataforma pan/tilt de Directed Perception(10 horas) [Sap00] Fase 3: Implementación de procedimiento para la trasmisión de imágenes y estado del robot y de las plataformas pan/tilt (20 horas) Fase 4. Diseño de un simulador de movimientos para un entorno controlado donde se suministre el mapa del mismo con la ubicación de las cámaras de monitorización. (50 horas) Fase 5: Implementación de la Interfase y de las herramientas de teleoperación. (80 horas)

6 Propuesta Proyecto Fin de Carrera 5 Fase 6: Generación de la documentación y memoria (40 horas). 7. referencias [Ark98] Arkin R., "Behavior-Based Robotics", MIT Press, [Bur98] Burgard W. et al. The interactive museum tour-guide robot, Int. Proc. Of the 15 th. National Conference on Artificial Inteligence, [Dud00] Dudek G., Jenkin M., "Computational Principles of Mobile Robotics", Cambridge University Press, [Fry96] Fryer J.A., Remote-control experiment using a networked robot Robotics and Machine Perception, 5, Special Issue: Networked Robotics 1:12, [Gol02] Goldberg K, Siegwart R. (Edit) Beyond Webcams. A introduction to online robots, MIT Press, [Mic97] Michel O. et al. Khep On the Web: An experimental demonstrator in Telerobotics an Virtual Reality, Virtual Reality and Multimedia Conference, IEEE Computer Soc., Suiza, 10-12, [Sap00] Saphira: Software Manual. Activmedia Inc., 2000 [She93] Sheridan T.B., Space Teleoperation Through Time Delay, Review and Prognosis. IEEE Trans on Robotics and Automation, vol. 9, num 5, pp , [Sie99] Siegwart R. Saucy P., Interacting Robost on the Web, Workshop Proc of 1999 IEEE Intern. Conf. On Robotics and Automation, Detroit, 10-15, [Sim96] Simmons R., Where in the world is Xavier the robot? Robotic and Machine Perception, special issue: Networked Robotics, vol 5, num1, pp 5-9,