SOMA projektet (2 / 20 steg)

Steg 2: Teorin om Operation

Alla robotar i svärm är fysisk och behaviorally identiska. Varje robot kan spåra sin egen rörelse, upptäcka och undvika hinder och kommunicera information om omgivningen till andra robotar. Den relativa positionen för varje robot bestäms genom en kombination av ultraljud och IR-överföringar. Som grupp klarar robotarna av att skapa, att gå och hantering av en robot som lämnar ett nätverk. Robotar enheten medan samla och dela kartdata. Robotarna räkna om den relativa positionen för andra robotar regelbundet för att minska kartläggning fel. Kartan som robotarna bygga sker i form av en beläggning rutnät, som är byggt av ultraljud ping sensordata och kodare. Samlas in karta data delas med andra robotar och används av varje robot för att bestämma sin egen väg.

Varje robot kan ses som ett system som består av tre tre block: karta byggnad, positionering och styrgränssnittet.

Karta byggnad
Varje robot samlar hinder data med hjälp av ett ultraljud ping sensor monterad på en servomotor. Motorn kan ping sensorn att samla hinder data för 180 grader framför roboten. När en behandling är gjord, data lagras i en beläggning rutnät: en datastruktur som visar sannolikheten för ett hinder att vara i rymden. Varje cell av nätet (eller pixel, i vårt genomförande) visar sannolikheten för ett hinder att vara i rymden. Som robotar täcka samma utrymme, om de enas om ett hinder att vara på samma plats som är blir mörkare, om de är överens om att utrymmet är klart visar det lättare.

Karta växer dynamiskt som mer utrymme är utforskade. Datastrukturen är utformad för att vara sökt på och bort från ett SD-kort. Varje sida innehåller länkar till närliggande sidor och nya sidor läggs som utrymmet behövs. Området som lagras i en extern SRAM och nyligen oanvända sidor skrivs till ett SD-kort på varje robot.

Positionering
Positioneringssystem håller reda på absoluta och relativa ställning robotarna i svärm. Absolut positionering använder pulsgivare från iRobot skapa och styrelsen utrymme redo att koppla en digital kompass och gyro för ökad precision. Relativa position bestäms genom mätning av tid-of-flight (ToF) av ultraljud som avges av varje robot. Genom att registrera ToF till tre olika punkter på varje robot tar emot ljudet, kan varje robot triangulera position roboten avger ljus och ljud. Roboten tillkännage sin ståndpunkt samtidigt sänder ut infrarött ljus och ultraljud; infrarött mottas i huvudsak omedelbart av varje andra robot och ultraljud reser mycket långsammare, så avståndet och riktningen av källan kan enkelt bestämmas.

Control Interface
Styrgränssnittet övervakar driften av alla system på varje robot och är den huvudsakliga artificiell intelligensen av roboten. Styrgränssnittet ansvarar också för underhåll av svärm nätverket och alla RF-kommunikation. Den artificiella intelligensen är ansvarig för att skapa svärm som robotar visas och underhålla nätverket som kartan är byggd. Resten av AI ägnas åt hinder skatteundandragande och kan anpassas för att optimera täckning av ett utrymme.

Fullständig information om utformning och konstruktion av hela projektet kan hittas i vår Slutrapport.