Uge 12; Initial description of end course project

Deltagere: Lars, Thomas og Morten

Goal:
At tage en begrundet beslutning med hensyn til udformningen af vores slutprojekt, herunder at vurdere flere forskellige alternativer udfra de kriterier der står beskrevet i opgaveformuleringen.

Plan:
Analysearbejdet tager udgangspunkt i Capranis liste med forslag, samt gruppens egne ønsker og interesser for indholdet af slutprojektet.

1. I første omgang skal der udføres en brainstorm. Dette gøres for at få listet egne ideer og ønsker.
   
2. For hvert muligt emne skal der:
• Udformes en kort beskrivelse.
  
• Diskuteres hw / sw; antallet a NXT'er, kommunikation, hvilke sensorer og aktuatorer, sw arkitektur med argumentation.
  
• Diskuteres muligheder for at konstruere et 'kunstigt miljø', bedre passende for den givne NXT.
  
• Påpeges det sværreste at løse i projektet, med argumentation.
  
• Listes hvad vi forventer at kunne fremvise til slut.
  
3. Efter listen er gennemgået, skal der argumenteres for gruppens valg af slutprojekt.
4. Herunder skal der laves en dyberegående beskrivelse af projektet, evt. i samarbejde med Caprani.
5. Sidste punkt er, at udforme en realistisk tidsplan for projekt-processen

Activities:

Liste med projektforslag:

• Legovej navigation.
• Evolution.
• Legway.
• Interactive Robot Games.

• Autonom robot med kortopbygning, inspireret af bl.a. Maja J Mataric.
• Robot som interaktiv legetøj.

Analyser:
Legovej navigation og/eller autonom robot med kortopbygning, inspireret af bl.a. Maja J Mataric.

• Her kan man i første omgang starte med een NXT, som om nødvendigt kan kommunikere med en stationær PC via bluetooth.
• Omkring miljø, har gruppens erfaringer vist, at et almindeligt kontormiljø med stole- og bordben er meget besværligt for robotten at manøvrere i. En mulighed for at afhjælpe dette problem vil være at konstruere et kunstigt miljø, f.eks. Legovej elementer, eller et rum kun med klare og tydelige flader, f.eks. større kasser hvor der er mulighed for tydelige ekkoer for UltrasonicSensoren.
• Der skal bruges flere slags atenuatorer og aktuatorer;
• CompassSensor - vil kunne gøre navigationen mere præcis, idet kørselsretningen kan korigeres.
• UltrasonicSensor - kan have flere formål, det primære vil være at måle afstande til større objecter. De målte afstande koblet med vinkler fra kompasset, kan måske vise sig at hjælpe til at korigere navigationen, sammen med en form for virtuel mapbuilding, ie. korektion af cartesisk position.
• LightSensor - kan bruges til at genkende kunstige pejlemærker eller referencepunkter, f.eks. et grønt farvet stykke karton på gulvet.
• TouchSensor - en failsafe, hvis der køres ind i stoleben eller andet der kan være for småt til at reflektere ekko tilbage til UltrasonicSensor.
• 2 eller 3 motorer - minimum 2 motorer med tachomålere til fremdrift, og evt. en motorer for at dreje UltrasonicSensor i flere retninger og tage målinger.
• Det største problem vil blive at udvikle en abstraktion på og mulig vedligeholdelse af et kort over NXT'ens miljø. En abstraktion der er tilstrækkelig og ikke samtidig bliver uanvendelig, fordi det bliver i et menneskeligt symbolsprog som robotten ikke kan forholde sig til fysisk.
• Omkring hvad der er muligt at fremvise til slut;
• 1) En mulighed der har været på tale er en slags 'sentry' eller vagtrobot, der kunne have til opgave at køre rundt og holde øje med om forskellige tilstande i miljøet ændrer sig, f.eks. gennemsnitlig støj- / lys-niveau for forskellige kendte positioner, evt med en form for bevægelses sensor.
• 2) Der har også været snak om en robot der skal kunne finde en optimal rute gennem en labyrint, via en form for kortopbygning og planlægning.

Evolution manipulation og distribuering af robotgener:

• Man kan starte med at eksperimentere med 2 NXT-blokke, siden kan man låne sig frem, når/hvis der skal eksperimenteres med større flokke.
• Omkring miljø, vil det optimale, som nævnt før, være at lave et kunstigt miljø der ikke er besværligt for robotter at manøvrere i. I artiklen fra Embodied Evolutions bruges der jo f.eks. et lys, der hjælper som dommer for hvilke gener der skal overleve og hvilke der ikke skal. I artiklen af striegel er der også en dommer, ie. robotterne selv, hvis de ikke kan komme i kontakt med hinanden uddør de.
• Der skal bruges flere slags atenuatorer og aktuatorer. I første omgang kan der til hver NXT-blok anvendes to RCX lyssensorer, til at lave fysikken tilsvarende en Braidenberg vehicle, dvs. der også skal bruges 2 uafhængige motorer til at manøvrerer rundt med. Hvis Braidenbergs-behaviour kan komme til at fungere relativ hurtigt kan man udvide antallet af sensorer og ligeledes opførslen.
• Muligheden forligger at man bare anvender talværdier til at repræsentere gener, ligesom i eksperimenterne fra Embodied Evolution, men det kunne måske være mere interessant at anvende noget lignende reflection, ie. istedet at overføre metoder som gener. Det vil i alle fald forøge spektret af mulige genkonstruktioner. - Er det så et problem at vi bruger Java? - Det ser ikke umiddelbart ud som om, at pakken java.lang.reflect er en del af lejos-API'en.Hvis vi vil bruge noget lignende reflection, vil det så placere projektets indhold udenfor kurset?
• Produktet kunne ende op i en flok "dumme" NXT'er der starter med køre ind i vægge, men efter et stykke tid, lærer at manøvrere og opfylde nogle mål, gennem distribution af "god" viden, NXT'erne imellem.

Legway / Segway

• Segway projektet ville hardware-mæssigt komme til at minde meget om det projekt vi lavede under øvelserne, en nxt med to motorer, samt en lyssensor.
  
• Selve segway-ideen lægger ikke op til noget specifikt miljø, idet der først og fremmest skal arbejdes på at få en stabil robot. Hvis dette opnåes, kan man dog eksperimentere med at lade robottoen bevæge sig rundt i forskellige miljøer, evt. kunne man kombinere segway-robotten med legovej-findingsprojektet.
• Den største hurdle i forbindelse med et segwayprojekt ville, som under øvelserne, være at få bygget en robot der ved hjælp af en pid-controller og de tilgængelige sensorer, ville være så stabil, at den faktisk kunne anvendes til andet end at stå og rokke frem og tilbage.

Atari's 'Pong' fra 1972 som interaktiv robot legetøj (Interactive Robot Games):

• Der skal bruges 3 NXT'er: En NXT til at repræsentere bolden, og to til ketcherne, henholdsvis den til den menneskelige spiller og til 'ai'-spilleren.
• Miljøet skal være et afgrænset område, omkranset af en barriere til at holde bolden inde. Barrieren kan repræsenteres af fysiske vægge eller kanter, evt. kan de repræsenters ved striber af farve-/nuance-skift på gulvet. Til at hjælpe de to ketcherer i at 'holde kursen', kan der anvendes en skinneanordning, men dette kan give et problem for bolden, hvis den ikke bliver fanget af en ketcheren på vej ud, da bolden ikke nødvendigvis er terrænkørende kan den have svært ved at køre over skinner.
• Til ketcheren, der skal styres menneskeligt, skal der være mulighed for kommunikation, f.eks. via bluetooth til en laptop eller mobiltelefon.
• Om det er tilstrækkeligt med to lyssensorer til ai-ketcheren og en tilsvarende lysafgiver på bolden, for at ai-ketcheren kan placere sig korrekt i forhold til bolden, kræver lidt eksperimentation. En anden mulighed kan evt. være et kamera (NXTCam) på ai-ketcheren.
• Hvis der anvendes fysiske barriere til at holde bolden inde, kræver det et antal (evt. parallelt forbundne) touchsensorer. En anden mulighed er, hvis der bruges et andet farvet underlag til at afgrænse banen, kan der bruges lyssensore på bolden, men så opstår der måske problemer med at mærke om en bold bliver fanget af ketcheren.
• I teorien er det nok med én motor per ketcher, idet Ketcherne kun skal køre på en akse. Bolden er nødt til at have to motorer, da den skal køre i flere forskellige vinkler. Til at korrigere NXT-boldens kørende vinkel kan der bruges en CompassSensor.
• Det sværeste vil formentlig være at finde en god måde hvorpå 'ai'-ketcheren skal genkende positionen af 'bold'-robotten. Enten via lyssensor eller kamera.
• Fremvisningen af dette projekt er ligefrem, et interaktivt Pong-spil, med tre robotter, hvoraf den ener - en ketcher - kan styres af en menneskelig spiller, via piletaster på en laptop, mobiltelefon eller en remote.

Valg af end-course-project, og argumentation herfor:
Den autonome navigations robot vil helt sikkert være et spændende projekt, både interesant og lærerigt, men vi ville gerne finde et projekt der også kunne være interaktivt, i form af f.eks. spil.
Vi er en smule tilbageholdende overfor projektet med robotgener, grundene herfor er nævnt i afsnittet der beskriver dette ovenfor.
Valget af slutprojektet er således faldet på computer spillet fra Atari, Pong, som vi vil forsøge at lave i robotform.

A more detailed description
Dette afsnit skal udfyldes efter samtale med Caprani.

A plan for your work with the end course project
Dette afsnit skal udfyldes efter samtale med Caprani.