Futebol de Robos F180 » Inteligência

Após um estudo do filtro de kalman percebi que nossa implementação atual não utiliza o comando de velocidade enviado ao robô na predição do próximo estado. O qual está presente na parte em destaque da equação abaixo:


A dificuldade era como inserir isso nas contas, inspirado na forma como a velocidade influencia na próxima posição(e por uma ideia do luciano), decidi utilizar a aceleração. Assim pego a velocidade atual e a desejada (a que estou enviando ao robô) faço a diferença e divido pelo intervalo de tempo, assim tenho a "aceleração desejada". Porém para essa conta fazer sentido devemos limitar a aceleração com base nas limitações físicas do robô (essa mesma limitação de aceleração irá aparecer no controle por velocidade). Assim a próxima velocidade é a atual mais a aceleração vezes o tempo.

A resposta do kalman ficou muito mais rápida. Acho que agora o controle pode se basear nela. Lembrando que isso só funciona para os nossos robôs. Vou postar um vídeo aqui depois mostrando a diferença.

Feita a VI para gerar perfil de velocidade para uma dada trajetória. Ela gera o perfil para cada trecho e os concatena. O perfil busca a movimentação bang-bang, sendo assim temos aceleração máxima quando queremos mudar de velocidade e depois a mantemos.
Estou gerando o perfil separadamente em x e y, dessa forma com a direção da trajetória controlo a velocidade máxima em cada componente fazendo assim o robô já seguir a trajetória naturalmente.
Os parâmetros de entrada são a aceleração máxima, a desaceleração máxima, o ponto de partida, de chegada, o tempo, a velocidade estimada e a velocidade no destino.

Seguem algumas imagens exemplificando:

Para a trajetória abaixo:


Para uma aceleração máxima menor por exemplo.


Agora para essa trajetória abaixo:



O caso ainda n tratado é se o perfil n puder ser gerado, devido a uma aceleração baixa por exemplo


Comando de velocidade gerado. Segue vídeo com robô se movendo com aceleração de 2m/s^2 e desaceleração de 8m/s^2 (valores menores que os do robô real):

Podemos ver q mesmo em malha aberta o robô já é capaz de se mover bem!

Agora falta a parte do controle. Vou manter usando aql controle lateral para se manter sobre a trajetória, visto que quando ele desvia dela n há nada previsto no perfil para arrumar isso.

Luiz Renault Leite Rodrigues escreveu:

Nesta imagem, a impressão é que quando a velocidade aumenta, é considerado aceleração, mesmo que o módulo diminua.

Implementado da forma sugerida.

Controle P com realimentação da velocidade estimada implementado. Uma coisas alterada que melhorou muito no kalman é que a unidade de velocidade em todo nosso código é m/s, menos no kalman, como é feito s = s0+v*t, v precisa estar em mm/s. Assim a contribuição do comando de velocidade enviado ao robô era quase irrisória. Agora podemos ver como a atualização é bem mais rápida no vídeo abaixo:

Atentar para o módulo da velocidade mostrada na canto inferior esquerdo, onde para uma vmax = 2m/s vemos o perfil trapezoidal e para v=3m/s vemos o perfil triangular.

Meu problema atual é como tratar os casos onde um perfil válido não consegue ser gerado. Por exemplo no caso abaixo, a velocidade desejada no ponto final n é capaz de ser alcançada com as acelerações definidas.

Nessa situação eu posso por exemplo reduzir a velocidade no ponto final. Porém no caso abaixo onde eu começo com uma velocidade tão alta que na saída eu não sou capaz de chegar na velocidade desejada como eu trataria esse caso?

Luiz Renault Leite Rodrigues escreveu:

Uma das possibilidades é nesse caso ignorar a aceleração máxima e tentar acelerar o necessário.

Implementei, porém estou tendo alguns problemas do robô frear do nada. Preciso revisar meu código. Porém sem tratar esses casos o robô tem mais overshoot porém funciona ok.
Retirei todos os pequenos bugs q meu código ainda tinha e calibrei as constantes de controle.

A questão é que é um pouco desleal comparar com a intel antiga agora, ela é bem mais rápida. Só que quando eu mando um degrau pro robo no grsim ele consegue alcançar uma aceleração de até 20m/s^2, o que é bem impraticável. Controlando a velocidade agora ele se comporta muito mais parecido com o real. A questão é que estamos perdendo um pouco de precisão no chute. Vou gerar um teste depois para avaliar.

Pretendo testar amanhã na IMBEL. Vou precisar adaptar os parâmetros para o robô real amanhã.
Agora mesmo a 30 fps o robô permanece controlado, espero q assim seja possível testar com a câmera presente na imbel.

Robô em modo teste a 60 fps:

Robô em modo teste a 30 fps:

Arquivos referentes ao teste feito na imbel com zig-zag entre os pontos:
P_0 = 2300;1500
P_1 = -2300;-1500

Medi a velocidade e a aceleração do robô real na imbel com 2 câmeras.
Os resultados seguem abaixo. Estão de acordo com os parâmetros de controle.
Com velocidade máxima em torno de 2m/s e aceleração entre 1m/s^2 e 2m/s^2.