Zooids: Byggestein For Sverm Brukergrensesnitt

  1. Inria, 2. Stanford University, 3. Universiteté Paris-Sud, 4. Université Paris-Saclay

denne artikkelen introduserer swarm-brukergrensesnitt, en ny klasse grensesnitt mellom mennesker og datamaskiner som består av av mange autonome Roboter Som Håndterer Både Visning og samhandling. Vi beskriver utformingen Av Zooids, en åpen kildekode åpen maskinvare plattform for utvikling av tabletop swarm grensesnitt. Plattformen består av en samling av spesialdesignede hjul mikro roboter hver 2,6 cm i diameter, en radio base-stasjon, EN HØYHASTIGHETS DLP strukturert lys projektor for optisk sporing, og en programvare rammeverk for applikasjonsutvikling og kontroll. Vi illustrerer potensialet i tabletop swarm brukergrensesnitt gjennom et sett med applikasjonsscenarier utviklet Med Zooids, og diskuterer generelle designhensyn som er unike for swarm brukergrensesnitt.

Maskinvare

Zooids er små skreddersydde roboter som vist ovenfor; deres dimensjoner er 26 mm i diameter, 21 mm i høyde og de veier Ca 12 g. hver robot drives av et 100 mah lipo batteri og bruker motordrevne hjul. Den inneholder en fleksibel elctrode for kapasitiv berøring sensing. Den kommuniserer med hoveddatamaskinen via EN NRF24L01 + – chip.

Sporing

systemet vårt bruker et projektorbasert sporingssystem for sporing av robotposisjoner som shwon nedenfor. Bruke en høy bildefrekvens (3000hz) projektor (DLP LightCrafter) Fra Texas Instruments Inc., projiseres en swequence av gråkodede mønstre på en flat overflate. Deretter dekoder fotodiodene på roboten uavhengig til et sted innenfor det projiserte området. Instruksjonen for å sette opp dette projektorbaserte sporingssystemet er inkludert i depotet.

Programvare

kommunikasjonsstrukturen består av fire hovedlag fra høyeste til laveste nivå: Applikasjon, Simulering, Server og hardware.

på applikasjonsnivå beregnes de ønskede posisjonene til robotene. Disse ønskede posisjonene overføres til simuleringslaget via en nettverkskontakt. Programmet programmerer kan velge mellom to kontrollstrategier: Proporsjonal-Integral-Derivat (PID) posisjonskontroll eller Hybrid Gjensidige Hastighetshindringer (HRVO) kombinert MED PID (disse alternativene er forklart i de neste avsnittene). Basert på den valgte kontrollstrategien beregner simuleringslaget målposisjonene til robotene, enten endelige posisjoner FOR PID eller mellomliggende punkter FOR HRVO, og sender dem til serveren. Til slutt sender serverlaget kommandoer til de enkelte zooids, samtidig som de overvåker status og posisjon.

hver robot kontrollerer uavhengig sin bevegelse gjennom EN PID-kontroller basert på tilstandsmaskinen vist nedenfor. Gitt et endelig mål, svinger roboten i utgangspunktet i riktig retning, og når den er justert, akselererer den til sin brukerdefinerte foretrukne hastighet. Når den når hastigheten, opprettholder den den MED EN pid-kontroll på orienteringen for å sikre retningen mot det endelige målet. Når et nytt inkrementelt mål er gitt, vil det fortsatt bevege seg med samme hastighet, men PID-kontrollen på orientering vil lede roboten mot det nye mellommålet. Når roboten kommer innen 5 cm av det endelige målet, bremser den ned til minimumshastigheten, og en gang innen 1 cm av det endelige målet stopper den og orienterer seg som befalt av programmereren. For å muliggjøre jevne overganger mellom de inkrementelle målposisjonene, får roboter sin neste posisjon ved 60 Hz.

Anerkjennelser

Dette er et felles arbeid mellom Shape Lab Ved Stanford University (USA) og Stanford University (USA).aviz team på inria (frankrike).Det ble delvis finansiert Av Région Ile De France, DIM ISC-PIF. Vi vil også takke Alexa Siu, Shenli Yuan, Ernesto Ramirez Og Pham Minh Hieu for å investere så mye tid og innsats i å gjøre dette arbeidet mulig.

Papirer

  • Zooids: Byggeklosser for Swarm Brukergrensesnitt
    flere bøker av mathieu le goc: Kim, Ali Parsaei, Jean-Daniel Fekete, Pierre Dragicevic, Sean Follmer
    UIST ’16 Proceedings av den 29. Årlige Symposium Om Brukergrensesnitt Programvare og Teknologi, 2016

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.