Zooids: Bloc de construcție pentru interfața cu utilizatorul Swarm

  1. Inria, 2. Universitatea Stanford, 3. Universitatea Din Paris-Sud, 4. Universit Paris-Saclay

această lucrare introduce interfețe utilizator swarm, o nouă clasă de interfețe om-calculator cuprinzând a multor roboți autonomi care se ocupă atât de afișare, cât și de interacțiune. Descriem designul Zooids, o platformă open-source open-hardware pentru dezvoltarea interfețelor Swarm de masă. Platforma constă dintr-o colecție de micro-roboți cu roți proiectați la comandă, fiecare cu diametrul de 2,6 cm, o stație de bază radio, un proiector de lumină structurat DLP de mare viteză pentru urmărirea optică și un cadru software pentru dezvoltarea și controlul aplicațiilor. Ilustrăm potențialul interfețelor de utilizator Swarm de masă printr-un set de scenarii de aplicații dezvoltate cu Zooids și discutăm Considerații generale de proiectare unice pentru interfețele de utilizator swarm.

Hardware

Zooidele sunt mici roboți personalizați așa cum se arată mai sus; dimensiunile lor sunt de 26 mm în diametru, 21 mm înălțime și cântăresc aproximativ 12 g. fiecare robot este alimentat de o baterie LiPo de 100 mAh și folosește roți acționate cu motor. Acesta conține un elctrode flexibil pentru senzor tactil capacitiv. Comunică cu computerul principal printr-un cip NRF24L01+.

urmărire

sistemul nostru utilizează un sistem de urmărire bazat pe proiector pentru urmărirea poziției robotului, după cum urmează. Folosind un proiector cu rată mare de cadre (3000hz) (DLP LightCrafter) de la Texas Instruments Inc., o swequence de modele codificate în gri sunt proiectate pe o suprafață plană. Apoi, fotodiodele de pe robot decodează independent într-o locație din zona proiectată. Instrucțiunea pentru configurarea acestui sistem de urmărire bazat pe proiector este inclusă în depozit.

Software

structura de comunicare constă din patru straturi principale de la cel mai înalt la cel mai mic nivel: aplicație, simulare, Server, și hardware.

la nivelul aplicației, se calculează pozițiile dorite ale roboților. Aceste poziții dorite sunt transmise stratului de simulare printr-o priză de rețea. Programatorul de aplicații poate alege între două strategii de control: Controlul poziției proporțional-Integral-derivat (PID) sau obstacolele de viteză reciprocă hibridă (HRVO) combinate cu PID (aceste opțiuni sunt explicate în paragrafele următoare). Pe baza Strategiei de control alese, stratul de simulare calculează pozițiile țintă ale roboților, fie pozițiile finale pentru PID, fie punctele intermediare pentru HRVO și le trimite către server. În cele din urmă, stratul de server expediază comenzi către zooizii individuali, monitorizând în același timp starea și poziția acestora.

fiecare robot își controlează independent mișcarea printr-un controler PID bazat pe mașina de stare prezentată mai jos. Având în vedere un obiectiv final, robotul se întoarce inițial în direcția corectă și, odată aliniat, accelerează la viteza preferată definită de utilizator. Când atinge viteza, o menține cu un control PID asupra orientării pentru a-și asigura direcția spre obiectivul final. Când este dat un nou obiectiv incremental, acesta se va deplasa în continuare cu aceeași viteză, dar controlul PID asupra orientării va direcționa robotul către noul obiectiv intermediar. Când robotul ajunge la 5 cm de obiectivul final, acesta încetinește până la viteza minimă și o dată la 1 cm de obiectivul final, se oprește și se orientează așa cum este comandat de programatorul aplicației. Pentru a permite tranziții ușoare între pozițiile incrementale ale obiectivului, roboților li se oferă următoarea poziție la 60 Hz.

mulțumiri

aceasta este o lucrare comună între Laboratorul de forme de la Universitatea Stanford (SUA) și echipa aviz la INRIA (Franța).Acesta a fost parțial finanțat de r-ul de France, DIM ISC-PIF. De asemenea, dorim să mulțumim Alexa siu, Shenli Yuan, Ernesto Ramirez și Pham Minh Hieu pentru că au investit atât de mult timp și eforturi în a face posibilă această lucrare.

Papers

  • Zooids: blocuri de construcție pentru interfețele de utilizator roiuri
    Mathieu le GOC, Lawrence H. Kim, Ali Parsaei, Jean-Daniel Fekete, Pierre Dragicevic, Sean Follmer
    Uist ‘ 16 Proceedings al 29-lea Simpozion anual privind interfața cu utilizatorul Software și Tehnologie, 2016

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.