authors: David Klaška, Tomáš Lamser, Jiří Novotný, Vladimír Štill
Naše implementace je v jazyce C++, využíváme open-source platformu ev3dev (ev3dev.org), postavenou na upraveném systému Debian 8. Samotný systém i C++ knihovny se zdají být již v dostatečné použitelné fázi vývoje, při jejich používání jsme nenarazili na žádné závažné nedostatky.
Samotnou implementaci lze rozdělit do několika úloh, které jsou vykonávány v celkem 3 vláknech. V primárním vlákně probíhá inicializace systému, ovládání motorů a ramena senzoru a načítání dat ze senzoru. Toto vlákno se dále stará o korekce směru pro jízdu vpřed, a to za použití PID kontroléru \footnote{Proportional-Integral-Derivative Controller}, a o záznam dat ze senzoru pro použití v algoritmu pro detekci křižovatky. Poslední úlohou primárního vlákna je předat data vláknu pro detekci křižovatky v okamžiku, kdy detekuje potenciální rozšíření čáry (což indikuje zatáčku nebo křižovatku). Primární vlákno nepoužívá žádný plánovací algoritmus, je trvale aktivní.
Sekundární vlákno se zabývá dlouhodobým plánováním a detekcí křižovatek, je spouštěno vždy na žádost primárního vlákna, a to za pomoci podmínkové proměnné. Tento systém se sice nevyznačuje dobrou predikovatelností na krátkých časových intervalech (díky nepředvídatelnosti plánovače úloh), na druhou stranu je však jednoduchý k implementaci a pro náš případ se zdá být dostatečným. Komunikace mezi primárním a sekundárním vláknem je asynchronní, využívá bufferu pro jednu zprávu, a to takovým způsobem, že primární vlákno se dotazuje na možnost přijetí/odeslání zprávy, a pokud je buffer plný tak neblokuje, nýbrž pokračuje dále ve své práci; sekundární vlákno je při čekání na data blokované. Pro zamezení race-condition jsou komunikační buffery chráněny mutexem.
Poslední vlákno slouží k detekci stisknutí tlačítka nouzového zastavení, přičemž provádí kontrolu tlačítka s periodou 100ms. V případe stisku tlačítka je toto indikováno nastavením atomické proměnné, která indikuje ostatním vláknům, že mají ukončit svou činnost. Stejná atomická proměnná je používána i při reakci na signál pro zastavení z terminálu.
- Barevný senzor je schopný snímat data pouze z jednoho bodu. Pokud se data potřebují zasadit do širšího kontextu, tak je zapotřebí senzor umístit na otočné rameno, které se senzorem velice rychle pohybuje. Kvalita snímání je potom značně ovlivněna vzorkovací frekvení senzoru, a poměrem rychlostí otáčení ramena ku rychlosti samotného robota.
- Ačkoli PID kontrolér je schopný velmi dobře korigovat změny směru jízdy robota a poradí si i s některými neočekávanými případy, jako jsou například oblé zatáčky, je poměrně těžké nastavit jeho parametry tak, aby korekce byly správně velké.
- Na použitém operačním systému je třeba počítat s nerovnoměrným plánováním procesu -- čas od času je tím například negativně ovlivněna rozlišovací schopnost hlavního senzoru a program sesbírá méně vzorků barev podkladu.
- C++ se ukázalo být poměrně nevhodnou volbou z hlediska rychlosti prototypování implementace, jeho kompilace na na EV3 je velice pomalá.
- Vývoje neustále komplikuje to, že EV3 se neumí napájet z USB.
To connect to device using ssh on linux:
ip addr add 10.42.0.1/24 dev <dev_name>
ssh [email protected]
where <dev_name> can be determined by use of command ip addr.