Limitations et perspectives

De modo a controlar remotamente a plataforma, foi desenvolvido um sistema de controlo para observar e controlar a plataforma atrav´es de uma rede wi-fi, n˜ao sendo necess´ario que o utilizador se encontre no mesmo espa¸co f´ısico.

O utilizador controla a plataforma com um comando XBox e o aux´ılio de sistemas LIDAR para navegar em seguran¸ca. Na figura 4.1 est´a representado o comando XBox e na tabela 4.1 encontra-se a descri¸c˜ao das fun¸c˜oes de cada um dos seus bot˜oes.

Figura 4.1: Bot˜oes do comando XBOX 360. A fun¸c˜ao de cada bot˜ao encontra-se descrita na tabela 4.1.

Tabela 4.1: Descri¸c˜ao da fun¸c˜ao dos bot˜oes do controlador XBox. Bot˜ao Fun¸c˜ao

1 Controlo da velocidade angular. Movimento para a esquerda e direita no eixo horizontal.

2 N˜ao utilizado.

3 Controlo da velocidade linear. Movimento para cima e para baixo no eixo vertical.

4 N˜ao utilizado.

5 Diminui¸c˜ao da velocidade m´axima. 6 Bot˜ao de seguran¸ca.

7 Liga o comando. Pressionar durante 1s. 8 N˜ao utilizado.

9 Bot˜ao de seguran¸ca para o controlo semi-manual. 10 Aumento da velocidade m´axima.

A N˜ao utilizado. B N˜ao utilizado. X N˜ao utilizado. Y N˜ao utilizado.

Existem diversos bot˜oes sem fun¸c˜oes atribu´ıdas. No entanto o nodo, que faz a leitura dos bot˜oes pressionados, faz a publica¸c˜ao dessa informa¸c˜ao, mesmo n˜ao sendo utilizada. Deste modo, ´e poss´ıvel adicionar nodos, ou alterar os j´a existentes, para atribuir fun¸c˜oes a estes bot˜oes.

4.1.1 ROS Distribu´ıdo

Para que o utilizador comunique com a plataforma ´e necess´ario que possua um computador com ROS, para visualizar a informa¸c˜ao proveniente da plataforma, como o mapa, e poder enviar instru¸c˜oes.

O objetivo ´e que o controlo remoto da plataforma seja poss´ıvel a qualquer distˆancia, desde que tanto o utilizador como a plataforma se encontrem ligados `a mesma rede. Como a rede da universidade, a “eduroam”, possu´ı diversas restri¸c˜oes, a rede utilizada ´e gerada pela plataforma (Robonuc ou Robonuc 5G). Esta rede encontra-se limitada em termos de alcance mas poderia ser substitu´ıda por outra, sendo utilizada para testar o sistema. Em [31] encontram-se descritos os passos necess´arios para configurar a rede.

O alcance da plataforma tamb´em se encontra limitado pelo alcance do recetor do comando XBox. ´E necess´ario que o recetor se encontre suficientemente pr´oximo do utilizador. A solu¸c˜ao encontrada passa pela utiliza¸c˜ao do ROS distribu´ıdo em m´ultiplas m´aquinas, sendo por isso necess´ario o utilizador possuir um computador com ROS.

O ROS foi desenvolvido para funcionar tamb´em em sistemas computacionais distribu´ıdos [32]. Assim, ´e poss´ıvel correr dezenas, ou mesmo centenas, de nodos distribu´ıdos em m´ultiplas m´aquinas. Estes podem, ent˜ao, comunicar entre si a qualquer momento.

Deste modo, ´e poss´ıvel correr alguns nodos diretamente na plataforma enquanto outros correm no computador do utilizador. A plataforma ent˜ao ir´a correr todos os nodos necess´arios `

pressionados no controlador XBox. A informa¸c˜ao publicada pela plataforma ´e recebida pelo utilizador, e inclui a leitura dos sensores laser, o mapa, a localiza¸c˜ao da plataforma, entre outras, e pode ser visualizada em RViz.

O RViz ´e um ambiente de visualiza¸c˜ao 3D que permite observar uma grande diversidade de dados, incluindo o que o robˆo observa. Ou seja, no caso da plataforma ROBONUC, ´e poss´ıvel visualizar os dados provenientes dos lasers, construir mapas, imagens provenientes de cˆamaras, entre outros. ´E interessante a utiliza¸c˜ao do RViz numa fase de desenvolvimento uma vez que permite realizar debugging mas tamb´em ´e ´util para o utilizador para conhecer o estado da plataforma sem necessitar de estar necessariamente a observar a plataforma. O RViz ´e facilmente personalizado ajustando-se `as preferˆencias do utilizador. Uma disposi¸c˜ao por defeito para o controlo remoto da plataforma ´e apresentado na figura 4.2.

Figura 4.2: RViz apresentado por defeito para o controlo remoto.

No canto canto inferior esquerdo da figura 4.2 encontra-se a imagem obtida por uma web- cam; no lado direito encontra-se o mapa do espa¸co envolvente, a localiza¸c˜ao da plataforma indicada por um retˆangulo azul e a rota definida pelo modo autom´atico para que a plataforma atinja o objetivo definido pelo utilizador. Para se definir o objetivo para a posi¸c˜ao da plata- forma o utilizador dever´a selecionar o bot˜ao localizado na zona superior do ecr˜a que indica “2D Nav Goal”e de seguida pressionar no mapa o local de destino pretendido.

Apesar das potencialidades da representa¸c˜ao gr´afica tridimensional do RViz, optou-se pela visualiza¸c˜ao bidimensional. Como os lasers fazem o varrimento do espa¸co num plano hori- zontal n˜ao existe efetiva informa¸c˜ao tridimensional. A informa¸c˜ao tridimensional conhecida restringe-se `a plataforma em si. Esta poderia ser representada tridimensionalmente, mas n˜ao traria informa¸c˜ao ´util para o utilizador j´a que o espa¸co envolvente ´e representado em ape- nas duas dimens˜oes. Uma representa¸c˜ao bidimensional da plataforma simplifica e facilita a compreens˜ao dos dados representados em RViz.

Para facilitar o controlo remoto foi adicionada uma webcam na frente do robˆo. Esta cˆamara, ´e meramente demonstrativa do conceito, n˜ao sendo a mais adequada para este

prop´osito, uma vez que o seu ˆangulo de vis˜ao ´e reduzido, dando pouca informa¸c˜ao sobre o espa¸co envolvente. Por este motivo, a cˆamara foi fixada de forma tempor´aria na frente do robˆo, como ´e vis´ıvel na figura 4.3. Recomenda-se a sua substitui¸c˜ao por um modelo com maior ˆangulo, como por exemplo a Genius 120-degree Ultra Wide Angle [33]. Esta cˆamara foi escolhida por ser da mesma fam´ılia da que est´a a ser atualmente utilizada na plataforma e por ter um custo reduzido. No entanto, uma outra cˆamara com um ˆangulo de vis˜ao de 120o ou superior, com interface USB tamb´em seria adequada. O software que realiza o registo das imagens, para ser visualizada em RViz, ´e vers´atil sendo compat´ıvel com a maior parte dos dispositivos com interface USB, podendo apenas ser necess´ario alterar os parˆametros da imagem como, por exemplo, a sua dimens˜ao.

Figura 4.3: Webcam adicionada `a plataforma.

Para controlar a plataforma remotamente, o utilizador dever´a ter um computador com ROS e o pacote joy. Instru¸c˜oes para instalar o ROS encontram-se em [34] e para instalar o pacote joy basta inserir no terminal o seguinte comando:

sudo apt−g e t i n s t a l l r o s −k i n e t i c −j o y

Reunindo as condi¸c˜oes necess´arias, o utilizador poder´a conectar-se `a rede da plataforma e iniciar a comunica¸c˜ao com a mesma. Para o fazer inserir no terminal os seguintes comandos:

s s h r o b u t e r @ 1 9 2 . 1 6 8 . 0 . 1 2 3 e x p o r t ROS IP = 1 9 2 . 1 6 8 . 0 . 1 2 3

e x p o r t ROS Master URI=h t t p : / / 1 9 2 . 1 6 8 . 0 . 1 2 3 : 1 1 3 1 1 r o s l a u n c h r p l a t f o r m r h y b r i d . l a u n c h

Estes comandos iniciam o roscore, cujos nodos s˜ao requeridos para qualquer sistema ROS, e ´e definido o ROS Master URI que ir´a permitir que outros equipamentos encontrem comuniquem com os nodos da plataforma. S˜ao iniciados os nodos necess´arios `a navega¸c˜ao da plataforma com a exce¸c˜ao do nodo joy. Ser´a necess´ario realizar um processo semelhante mas no computador do utilizador. Num novo terminal dever˜ao ser introduzidos os seguintes comandos:

e x p o r t ROS IP = 1 9 2 : 1 6 8 . 0 . xx ( i p do u t i l i z a d o r ) e x p o r t ROS Master URI=h t t p : / / 1 9 2 . 1 6 8 . 0 . 1 2 3 : 1 1 3 1 1 r o s l a u n c h r e x t e r n a l h y b r i d . l a u n c h