Freestyle Jerry - robot omijający przeszkody

[madman07]

Witam.

Chciałbym zaprezentować tutaj mojego drugiego robota, jakiego kiedykolwiek zrobiłem. Jest on częścią mojej pracy inżynierskiej, opisującej możliwość zastosowania sztucznej sieci neuronowej w robotyce mobilnej. Z tego względu nie mogę tutaj umieścić żadnych schematów, wzorów, dokładnych opisów, spisu elementów, kodu programu - proszę nawet o to nie pytać. Ponadto proszę nie oceniać wykonania płytek i lutów - jest to 3 wersja PCB, która była robiona "na szybko" (termin gonił). Wersja nr 2 wyszła mi idealnie

Pierwotnie zadaniem robota miała być jazda do punktu docelowego wraz z omijaniem przeszkód, niestety podczas montażu przypadkowo uszkodziłem diodę laserową systemu nawigacyjnego (ADNS-6010 pochodzący z myszy komputerowej).Ponadto sam problem był nieco za trudny, zatem zostało same omijanie przeszkód. Z perspektywy czasu oceniam, że łatwiejsze byłoby zastosowanie optycznych enkoderów na osi silnika (jak to ma miejsce w polskim robocie Devil) jako systemu pozycjonowania.

Jak pisałem wcześniej - zadaniem robota jest omijanie przeszkód z wykorzystaniem sieci neuronowej. Sama detekcja odbywa się za pomocą czujnika ultradźwiękowego zamontowanego na serwomechanizmie. W ten sposób uzyskałem 5 przedziałów pomiarowych, każdy o rozdzielczości 8 bitów. Dzięki użyciu procesora z seri dsPIC30F, mogłem wykorzystać moduł DSP do większości obliczeń - zastosowana wielowarstwowa sieć neuronowa (ok. 30-40 neuronów) wykonuje się w miarę szybko (wg. zgrubnych obliczeń ok. 1-2ms). Faktem jest, że można to było wszystko zrobić tylko na 2 neuronach, ale nałożyłem na sieć kilka ograniczeń (zakres wag, liniowa funkcja aktywacji itp.), przez co zdecydowałem się na kilka warstw ukrytych. Dzięki temu robot jest w stanie znaleźć wyjście w momencie wjechania między przeszkody mające kształt litery U mimo, że nie uczyłem go takiego zachowania. Wynika to z faktu generalizacji sieci neuronowych 😉 Sam proces nauki to kierowanie robotem za pomocą przewodowego pilota i zapisywanie wszystkich odczytów. Sieć była uczona w programie MATLAB. Oprogramowanie pisane było w C z mieszanką asemblera. Silniki sterowane są mostkiem L293DD (wbudowane diody). Układ zasilania to 2 stabilizatory liniowe (ah te mieszane napięcia - w oryginale zastosowałem najpierw niewielką przetwornicę step-down). Wszystko zasilane jest 2 bateriami z telefonów nokia. Jakiekolwiek głosy sprzeciwu - prąd pobierany przez robota jest mały a sam pojazd może jeździć dość długo. Ponadto miałem takie baterie "pod ręką", a ich ładowanie jest banalne. Wyświetlacz służył głównie do debugowania. Jest na nim też niewielkie menu, stan baterii, itp.

Jeżeli chodzi o koszty - część mechaniczna to wydatek rzędu 100zł, elektronika około 150zł biorąc pod uwagę użycie niektórych elementów z wylutu.

Jako drugi robot (pierwszy to omijacz przeszkód na układzie TSOP) uważam, że wypadł świetnie. Nauczyłem się kilku nowych rzeczy, które zamierzam wykorzystać w praktyce - najprawdopodobniej skuszę się na użycie sieci neuronowych w następnym robocie typu minisumo 😉

Pytania? Pamiętajcie, że nie mogę za dużo ujawniać.

Pozdrawiam, Madman07 😉

Film z przejazdu testowego:

[bulibulibu]

Ależ się zasłaniasz prawem przy publikacji. 🙂 Fakt, jest zapis o tym, że przez 6 miesięcy uczelnia ma pierwszeństwo do publikacji twojej pracy, ale wydaje mi się, że masz prawo do prezentowania wybranych efektów swojej pracy (ale oczywiście nie całości)

Sam robot jak robot, ale bardzo ciekawi mnie wykorzystanie sieci neuronowych w robotyce, jak przebiega proces uczenia i jakie daje to efekty? Jeśli wystrzegasz się publikowania swoich efektów, to może jakieś inne ciekawe projekty/artykuły/publikacje, które w konkretny sposób pokazałyby zastosowanie (bo podstawy sobie każdy jakoś wynajdzie)? A moze napiszesz artykuł o tym (o sieciach neuronowych w robotach), mysle, ze wiele osob przeczytałoby go z zainteresowaniem.

[madman07]

Jeżelio chodzi o prawa itp. - nie chciałbym przed obroną się afiszować z projektem aż tak bardzo 😉

Polecam tę stronkę: http://www.pirobot.org/blog/ . Jest tam jeden post pokazujący zastosowanie prostej sieci dwuneuronowej do zadania omijania przeszkód. Można powiedzieć, że nieco się wzorowałem na tym pomyśle - reszta wyszła ode mnie i od przeglądania google grafika 😉

Z tego co pamiętam, jest tutaj na forbocie dobry artykuł opisujący sieci neuronowe. W przypadku mojego zastosowania nie ma tutaj magi - jednokierunkowa sieć wielowarstwowa, która została na uczona na podstawie wzorców zebranych z ręcznych przejazdów robotem 😉 Poza tym, implementacja sieci to zadanie nieco skomplikowane (mimo że same sieci są proste). Faktem jest, ze najłatwiej to zrobić na sprzęcie obsługującym liczby zmiennoprzecinkowe, ale na sprzęcie obsługującym mnożenie części ułamkowych trzeba się nieco napocić. O procesorach ze zwykłym modułem mnożenia nie wspomnę 😉 W każdym razie, jeżeli jest taka potrzeba, mogę z chęcią napisać taki artykuł odrazu zaznaczając, że będize on tylko na mikrokontrolery dsPIC. Ktoś tu tego używa? 🙂

[poczciwy]

Z pewnością wielu by zainteresowało jakiś proste opisanie sieci neuronów na takim przykładzie, jak ją uczyć jakie oprogramowanie zostało użyte itp

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[madman07]

Jak już napisałem, użyłem Matlaba do nauczenia sieci.

Opisów sieci neuronowych jest na necie mnogość, chociażby na stronie, którą podlinkowałem wcześniej 😉

[antwito]

Wow... Mimo braku obudowy na elektronikę, to i tak bardzo ładnie i schludnie wygląda ten robocik 😉 Po za tym, przez samo to, że wykorzystałeś tu sieć neuronową zasługuje na szacuneczek 🙂 Wiesz, dla mnie to ciemna magia 😋

[Alvedro]

To czekamy na minisumo w Twoim wydaniu. Jestem ciekawy rezultatów.

[madman07]

Jestem obecnie po obronie pracy. Na ocenę miały wpływ: średnia ocen z 7 semestrów, praca (czyli toto) oraz 3 pytania dotyczące dowolnego zagadnienia z zakresu studiów. Obroniłem się na ocenę celującą (tj 6) 🙂

[Treker (Damian Szymański)]

Gratulacje 🙂