1.   Simulador del Robot

El código que se presenta se basa en OOP (Object Oriented Programing). El objeto principal es Robot, que esta compuesto por:

·       MapaReal (binary Occupancy Map): Almacena el entorno real en el que se encuentra el robot.

·       Mapa (binary Occupancy Map): Almacena el mapa que va construyendo el robot a través de sus sensores.

·       PosReal (vector 1x3): Almacena las coordenadas reales del robot respecto al world. Las unidades son metros y radianes.

·       Posicion (vector 1x3): Almacena las coordenadas del robot relativas a la InitPos. Si se ha habilitado ruido no se garantiza que la Posicion  sea igual a las de PosReal. Las unidades son metros y radianes.

·       InitPos (vector 1x3): Almacena las coordenadas relativas al mundo iniciales del robot. Las unidades son metros y radianes.

·       figMapaReal (figure): Puntero a la imagen del MapaReal para actualizar la misma. Muestra el MapaReal y la PosReal del robot.

·       figMapa (figure): Puntero a la imagen del Mapa para actualizar la misma. Muestra el Mapa y la Posicion del robot.

·       figSensor (figure): Puntero a la imagen del escáner para actualizar la misma. Muestra la información del escáner.

·       Sensor (rangeSensor): Objeto para la simulación del sensor lidar.

·       TimeStep (Double): Frecuencia con la que se realizaría el bucle de control del robot.

·       TotalTime (Double): Contador del tiempo que ha estado operando el robot.

·       GraphicsOn (Boolean): Variable que habilita la aparición de figuras durante la ejecución de los algoritmos.

·       ruidoOn (Boolean): Variable que habilita el ruido en la ejecución de los movimientos.

·       ruiLidar (Double): Variable que regula el máximo error relativo de las medidas del sensor. Sus unidades van en porcentaje (ej: 50 = 50% de error relativo máximo).

·       ruiOdo (Double): Variable que regula el máximo error relativo de las medidas del sensor. Sus unidades van en porcentaje (ej: 50 = 50% de error relativo máximo).

Para utilizar la clase existen los siguientes metodos:

·       RobotGen: In (map,pos,rangosensor,tp,Res,gOn,rOn,rLidar,rOdo) Out [Robot]

Constructor del robot.

o   map: matriz del mapa de ocupación binario. Su resolución de este mapa ha de ser en metros.

o   pos: vector con la posición inicial del robot. Las unidades son metros y radianes. Ej: [ 3, 3, pi/2 ].

o   rangosensor: vector de 1x2 con la distancia mínima y máxima que tiene el sensor para escanear. Las unidades son metros. Ej: [ 0, 10].

o   tp: double que marca el TimeStep del robot. La unidad es el segundo. Ej: (0.07)

o   Res: double que marca la resolución del Mapa a generar por el robot. La unidad es m^-1. Ej: (10).

o   gOn: booleano que marca GraphicsOn.

o   rOn: booleano que marca RuidoOn. Si está en false no se requerirán las siguientes variables.

§  rLidar: double que marca ruiLidar.

§  rOdo: double que marca ruiOdo.

·       escanearAlrededores: In(Robot) Out [distancia, angulo]

Función que devuelve la información obtenida por el lidar.

·       mostrarScan: In (Robot, distancia, angulo, force). Out(Robot)

Función que muestra en la figura figSesor la información obtenida por el sensor Lidar. distancia y angulo son las variables generadas por escanearAlrededores. force es un booleano que fuerza los graficos en caso de que GraphicsOn sea false.

·       unirEscaneo***:***In (Robot, distancia, angulo). Out(Robot) ******

Función que actualiza el Mapa del robot con la información del Lidar. distancia y angulo son las variables generadas por escanearAlrededores. ******

·       unirEscaneoOld***:***In (Robot, distancia, angulo). Out(Robot) ******

Función que actualiza el Mapa del robot con la información del Lidar. distancia y angulo son las variables generadas por escanearAlrededores. Versión antigua donde el mapa constantemente cambiaba.******

·       plotCircleGrid***:***In (inner,outer,sidespoly,indivisions) ******

Función de apoyo a mostrarScan donde se genera unos ejes esféricos.******

o   inner***:marca el radio interior de la rejilla.***

o   outer***:marca el radio exterior de la rejilla.***

o   sidespoly***:marca el número de lados con los que se aproxima el círculo.***

o   indivisions***:*** marca cuantos circulos se muestran en la rejilla.******

·       moverRobot***:In (Robot, velL, velA). Out(Robot)***

Función que realiza el movimiento del robot con la velocidad lineal (velL)******y la angular (velA) que se le pasa. ******

·       moverRobotA***: ***In (Robot, Path). Out(Robot, Path)  ******

Función que implementa un controlador purePursuit****** que navega el robot siguiendo el Pathmarcado.

o   Path***:vector de nx2 compuesto por n puntos del mapa. Ej: [ 0,0; 0,1; 1,1 ]***

·       moverRobotA2: In (Robot, Path). Out(Robot)

Función que implementa un controlador más robusto que en moverRobotA que navega el robot siguiendo el Pathmarcado.

o   Path***:vector de nx2 compuesto por n puntos del mapa. Ej: [ 0,0; 0,1; 1,1 ]***

·       updatePlotRobot***: In (Robot)Out***(Robot*)* ******

Función que muestra el la Posicion  del robot en el Mapay laPosReal en el MapaReal***.***

·       checkCollided***:In (Robot) Out***(Collided)******

Función que devuelve si el robot se encuentra en una posición inválida.

·       ExploredData***:***In (Robot)Out(mark)

Función que devuelve el porcentaje de paredes detectado en el mapa. Esta función sirve para evaluar los algoritmos.         

·       DistanceMoved***:In (Robot)Out(dist)*********

Función que devuelve la distancia recorrida por el robot hasta el momento. Esta función sirve para evaluar los algoritmos.           

La simulación del robot implica una carga computacional muy avanzada, debido a las constantes actualizaciones gráficas, por lo que solo se recomienda habilitar GraphicsOn si se quiere ver o comprobar el correcto funcionamiento de los algoritmos.

 

1. Simulador del Robot

El código que se presenta se basa en OOP (Object Oriented Programing). El objeto principal es Robot, que esta compuesto por: • MapaReal (binary Occupancy Map): Almacena el entorno real en el que se encuentra el robot. • Mapa (binary Occupancy Map): Almacena el mapa que va construyendo el robot a través de sus sensores. • PosReal (vector 1x3): Almacena las coordenadas reales del robot respecto al world. Las unidades son metros y radianes. • Posicion (vector 1x3): Almacena las coordenadas del robot relativas a la InitPos. Si se ha habilitado ruido no se garantiza que la Posicion sea igual a las de PosReal. Las unidades son metros y radianes. • InitPos (vector 1x3): Almacena las coordenadas relativas al mundo iniciales del robot. Las unidades son metros y radianes. • figMapaReal (figure): Puntero a la imagen del MapaReal para actualizar la misma. Muestra el MapaReal y la PosReal del robot. • figMapa (figure): Puntero a la imagen del Mapa para actualizar la misma. Muestra el Mapa y la Posicion del robot. • figSensor (figure): Puntero a la imagen del escáner para actualizar la misma. Muestra la información del escáner. • Sensor (rangeSensor): Objeto para la simulación del sensor lidar. • TimeStep (Double): Frecuencia con la que se realizaría el bucle de control del robot. • TotalTime (Double): Contador del tiempo que ha estado operando el robot. • GraphicsOn (Boolean): Variable que habilita la aparición de figuras durante la ejecución de los algoritmos. • ruidoOn (Boolean): Variable que habilita el ruido en la ejecución de los movimientos. • ruiLidar (Double): Variable que regula el máximo error relativo de las medidas del sensor. Sus unidades van en porcentaje (ej: 50 = 50% de error relativo máximo). • ruiOdo (Double): Variable que regula el máximo error relativo de las medidas del sensor. Sus unidades van en porcentaje (ej: 50 = 50% de error relativo máximo). Para utilizar la clase existen los siguientes metodos: • RobotGen: In (map,pos,rangosensor,tp,Res,gOn,rOn,rLidar,rOdo) Out [Robot] Constructor del robot. o map: matriz del mapa de ocupación binario. Su resolución de este mapa ha de ser en metros. o pos: vector con la posición inicial del robot. Las unidades son metros y radianes. Ej: [ 3, 3, pi/2 ]. o rangosensor: vector de 1x2 con la distancia mínima y máxima que tiene el sensor para escanear. Las unidades son metros. Ej: [ 0, 10]. o tp: double que marca el TimeStep del robot. La unidad es el segundo. Ej: (0.07) o Res: double que marca la resolución del Mapa a generar por el robot. La unidad es m^-1. Ej: (10). o gOn: booleano que marca GraphicsOn. o rOn: booleano que marca RuidoOn. Si está en false no se requerirán las siguientes variables.  rLidar: double que marca ruiLidar.  rOdo: double que marca ruiOdo. • escanearAlrededores: In(Robot) Out [distancia, angulo] Función que devuelve la información obtenida por el lidar. • mostrarScan: In (Robot, distancia, angulo, force). Out(Robot) Función que muestra en la figura figSesor la información obtenida por el sensor Lidar. distancia y angulo son las variables generadas por escanearAlrededores. force es un booleano que fuerza los graficos en caso de que GraphicsOn sea false. • unirEscaneo: In (Robot, distancia, angulo). Out(Robot) Función que actualiza el Mapa del robot con la información del Lidar. distancia y angulo son las variables generadas por escanearAlrededores. • unirEscaneoOld: In (Robot, distancia, angulo). Out(Robot) Función que actualiza el Mapa del robot con la información del Lidar. distancia y angulo son las variables generadas por escanearAlrededores. Versión antigua donde el mapa constantemente cambiaba. • plotCircleGrid: In (inner,outer,sidespoly,indivisions) Función de apoyo a mostrarScan donde se genera unos ejes esféricos. o inner: marca el radio interior de la rejilla. o outer: marca el radio exterior de la rejilla. o sidespoly: marca el número de lados con los que se aproxima el círculo. o indivisions: marca cuantos circulos se muestran en la rejilla. • moverRobot: In (Robot, velL, velA). Out(Robot) Función que realiza el movimiento del robot con la velocidad lineal (velL) y la angular (velA) que se le pasa. • moverRobotA: In (Robot, Path). Out(Robot, Path)
Función que implementa un controlador purePursuit que navega el robot siguiendo el Path marcado. o Path: vector de nx2 compuesto por n puntos del mapa. Ej: [ 0,0; 0,1; 1,1 ] • moverRobotA2: In (Robot, Path). Out(Robot) Función que implementa un controlador más robusto que en moverRobotA que navega el robot siguiendo el Path marcado. o Path: vector de nx2 compuesto por n puntos del mapa. Ej: [ 0,0; 0,1; 1,1 ] • updatePlotRobot: In (Robot) Out (Robot) Función que muestra el la Posicion del robot en el Mapa y la PosReal en el MapaReal. • checkCollided: In (Robot) Out (Collided) Función que devuelve si el robot se encuentra en una posición inválida. • ExploredData: In (Robot) Out (mark) Función que devuelve el porcentaje de paredes detectado en el mapa. Esta función sirve para evaluar los algoritmos. • DistanceMoved: In (Robot) Out (dist) Función que devuelve la distancia recorrida por el robot hasta el momento. Esta función sirve para evaluar los algoritmos. La simulación del robot implica una carga computacional muy avanzada, debido a las constantes actualizaciones gráficas, por lo que solo se recomienda habilitar GraphicsOn si se quiere ver o comprobar el correcto funcionamiento de los algoritmos.

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