EA2012 Langages et Canevas pour la robotique de service

Présentation

File:Humanoid HRP2

• Enseignants: Georges-Pierre Bonneau, Didier Donsez
• Auteurs: Elizabeth Paz <Elizabeth.Paz-Hernandez@e.ujf-grenoble.fr>, Salem Harrache <Salem.Harrache@e.ujf-grenoble.fr>
• Télécharger (FR):Media:Presentation_EA_ROS_URBI_PAZ_&_HARRACHE.pdf

Abstract

Service robots are robots that assist humans by performing a job. These robots are becoming more and more available to the general public. Those component based complex systems need to interact and communicate one with another. There is an increasing number of middleware that are designed to facilitate the programming of these robots and to make them supported by various machines. In this presentation, we are going to talk about two specific middleware: ROS & Urbi.

Keywords

robotics development platform, ROS, Urbi, Urbi-script, NXT Mindstorm, WeBots

Résumé

La robotique de service est la robotique qui rend des services utiles aux personnes. Cette robotique s'étend de plus au plus au marché grand public. Ces systèmes complexes à base de composants (moteur, détecteurs...) ont besoin d'interagir et communiquer entre eux. Il existe de plus en plus de middleware qui tendent à rendre la programmation de ces robots plus facile et compatible entre plusieurs machines.

Dans cette présentation, nous allons nous intéresser à deux middleware en particulier qui sont ROS et Urbi.

Mots Clés

Plateforme de developpement robotique, ROS, Urbi, Urbi-script, NXT Mindstorm, WeBots

Synthèse

La robotique de service peut se définir comme la robotique qui exécute des services utiles pour le « bien-être » des personnes et des biens. Cette robotique s'étend au marché grand public : cela va du simple robot jouet au robot d’assistance médicale en passant par des “engins” autonomes qui n’assurent que certaines fonctions domestiques (aspirateurs, tondeuses à gazon, etc.).

Ces robots sont composés de systèmes complexes à base de composants (moteur, détecteurs...) qui ont besoin d'interagir et communiquer entre eux. Il existe de plus en plus de middleware qui tendent à rendre la programmation de ces robots plus facile et compatible entre plusieurs machines. On peut citer YARP (Yet Another Robot Platform) écrit en C++ et qui permet l’interconnexion entre détecteurs, processeurs et articulation, ou encore l'environnement Microsoft Robotics Developer Studio, qui a l’avantage d’offrir deux types de développement : un SDK classique en C#, mais également la possibilité d'utiliser le VPL (Visual Programming Language) pour modéliser et concevoir les comportements avec des graphes.

Nous allons nous intéresser à deux middlware en particulier qui sont ROS et Urbi.

Urbi

Gostaï

Urbi est une plateforme logicielle de developpement pour la robotique développé par Gostaï [1] en 2006. L'entreprise a été fondé en 2006 par Jean-Christophe Baillie, ancien enseignant chercheur à l'ENSTA ParisPolytech où il a créé le laboratoire de Robotique Cognitive. Le modele economique de Gostaï repose sur un ensemble de solution et service d’aide à la création d’application qui gravitent autour de sa plateforme logicielle opensource (Gostai Lab, Gostai Studio, GostaiNet). Gostaï a été rachetée [2] par le français Aldebaran Robotics [3] l’été 2012, et Urbi est passé sous licence BSD depuis octobre 2012.

Plateforme logicielle

Urbi permet de s'affranchir d'un grand nombre d'opérations récurrentes et complexes dans le développement pour la robotique. Il est écrit en C++ et est donc compatible avec un grand nombre de plateforme qui compile du C++. Il se base sur une architecture en composants distributés. Ces composants, appelés UObjects, peuvent s’executer en local (sur e robot) ou à distance (sur un serveur de controle) sur les robots qui ne dispose pas d’assez de puissance et/ou mémoire. C’est le cas du minidstorm NXT, qui se controle avec Urbi à distance.

Compatibilité

Démonstration Urbi et NXT Mindstorm

Pour la démonstration on utilise le Lego NXT de Mindstorm.

Avancer et reculer

 Global.wheels.speed = 50;
 sleep (3s);
 Global.wheels.speed = −50;
 sleep (2s);
 Global.wheels.speed = 0;

Tourner

 Global.wheelL.speed = - 50 time:1s &
 Global.wheelR.speed = 50 time:1s;
 
 Global.wheelL.speed = 0 time:2s &
 Global.wheelR.speed = 0 time:2s;

Explorer

On va utiliser le concept de tag pour encapsuler un comportement particulier, et le controller ce tag directement pour arreter l'action, la reprendre, ou la mettre en pause.

 var Global.explorer = Tag.new;
 explorer:
 {
   every(500ms)
     wheels.speed = 25;
 },

Arrêter le robot :

 explorer.freeze()
 wheels.speed = 0;

Reprendre l'exploration :

 explorer.unfreeze()

Détecter les obstacles

La detection des obstacles se fait via le composant sonar (capteur ultrason) qui renseigne sur la distance qui sépare l'obstacle et le robot. Dès que cette distance passe sous une valeur seuil, on freeze le tag de l'exploration, on fait marche arriere, on tourne legerement, puis on reprend l'exploration.

 var Global.DistanceDanger = 25;
 var Global.detecter = Tag.new;
 detecter:
 {
  at (sonar.val < Global.DistanceDanger)
  {
   explorer.freeze;
   // Marche arrièr
   wheels.speed = - 50 time:1500ms;
   // Tourner
   {Global.wheelL.speed = - 50 & Global.wheelR.speed = 50} & sleep(600ms);
   stop();
   explorer.unfreeze;
  },
 },

Contrôler

Pour contrôler le robot, on utilise le bouton de contact (bumper). A chaque fois que l'on presse sur le bouton, on permute l'etat du robot : Soit on passe en mode exploration, soit on l'arrête.

 var Global.currentState = 0;
 
 at (bumper.val == 1)
 {
  if(Global.currentState == 0)
  {
   echo("On");
   Global.currentState = 1;
   explorer.unfreeze;
   detecter.unfreeze;
  }
  else
  {
   echo("Off");
   explorer.freeze;
   detecter.freeze;
   wheels.speed = 0;
   Global.currentState = 0;
  }|
 },

Liens

• ROS Website : http://www.ros.org/
• Gostai website : http://www.gostai.com/
• Wikipedia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Urbi
• 2-high : http://www.2-high.info/post/2010/10/08/Installer-URBI-pour-Lego-Mindstorm-NXT
• ardi-rhonealpes : robotique de service et son potentiel en rhone-alpes