Entregável 3 de Robótica Computacional

Instruções gerais

Aviso 1: Sempre desenvolvam nos arquivos .py dos respectivos exercícios.

Aviso 2: Lembre-se de dar commit e push no seu repositório até o horário limite de entrega.

Aviso 3: Preencha o nome completo dos integrantes do seu grupo no arquivo README.md do seu repositório.

Aviso 4: Além de seu repositório, para todas as questões você deve gravar um vídeo do seu robô executando a tarefa. O vídeo com um celular ou camera digital. O vídeo deve ser postado no Youtube.

No arquivo README.md do seu repositório existe o campo Link do Vídeo onde você deve colocar o link do video no youtube. Certifique-se de que o vídeo está público e que o link está correto. NUNCA de commit no vídeo, somente adicione o link.

Aviso 5: Para este entregável, você deve utilizar o robô real, mas você pode testar o código no simulador.

Configuração do Pacote (ROS 2)

• Preparação Inicial: Primeiro, aceite o convite do GitHub Classroom e clone o repositório dentro da pasta colcon_ws/src/ no seu SSD.
• Criação do Pacote ROS 2: Dentro do diretório do seu repositório, crie um novo pacote nomeado entregavel_3.
  • Dica: Para utilizar os modulos desenvolvidos no módulo 3, inclua o pacote robcomp_util como dependência do seu pacote, e então, importe como nos exemplos do módulo 3.

Exercício 1 - Organização & Qualidade (1 pontos)

Este exercício está avaliando a organização e qualidade dos vídeos dos exercícios 2, 3 e 4, do desafio e do arquivo README.md.

Critérios de Avaliação:

• Vídeo: O vídeo foi gravado na horizontal.
• Vídeo: O vídeo foi gravado em um ambiente bem iluminado.
• Vídeo: O audio está claro e sem ruídos, se desejar, remova o audio e adicione uma música de fundo.
• Vídeo: Na descrição do vídeo no Youtube, está descrito o que o robô está fazendo.
• Vídeo: Pelo vídeo, é possível entender o que o robô está fazendo.
• README.md: O link do vídeo está correto e foi adicionado no campo específico.
• README.md: O arquivo README.md tem o nome completo e o email de todos os integrantes do grupo.

Exercício 2 - Robô Quase Indeciso (3 pontos)

Baseando-se no código base_control.py do módulo 3, crie um arquivo chamado indeciso.py com um nó denominado indeciso_node que, utilizando o laser, faça com que o robô real se afaste da parede quando o obstáculo à sua frente estiver a menos de 0.95m e se aproximar quando estiver a mais de 1.05m, caso contrário, o robô deve ficar parado. Portanto o robô deve parar eventualmente. O nó deve:

• Ter três estados, forward, backward e stop.

• Avalie na função control para qual estado o robô deve ir.

Dica: Se o robô não parar, tente diminuir a velocidade linear.

Critérios de Avaliação:

1. Nó importa corretamente do pacote my_package.
2. Desenvolveu o nó indeciso_node com os comportamentos corretos.
3. Vídeo: Mostra o robô executando o comportamento e se aproxima e afasta pelo menos 2 vezes da parede antes de parar. (ajuste a velocidade para que o robô não pare muito rápido).
4. Vídeo: O robô não colide com nenhum obstáculo.
5. Vídeo: Link do vídeo do robô em ação no Youtube.

Exercício 3 - Robô quadrado (3 pontos)

Baseando-se no código base_control.py do módulo 3, crie um arquivo chamado quadrado.py com um nó denominado quadrado_node, que faça o robô real se mover em uma trajetória que se aproxima de um quadrado. O nó deve:

• Possui dois estados, andar e girar

• Utiliza a odometria para girar em 90 graus

• Utiliza o metodo Dead Reckoning para andar os lados do quadrado. Neste metodo, você se desloca em velocidade constante por um tempo fixo, sem receber feedback de quanto, realmente, se deslocou.

• Não utilize nenhuma função de sleep, calcule o tempo decorrido até chegar no tempo desejado. Exemplo v=0.5 [m/s] por t=1 [s] equivale a um quadrado de lado= 0.5 [m]

Intruções:

Estado girar:

Para rodar o robô, primeiro calcule o ângulo desejado, somando pi/2 ao angulo atual:

self.goal_yaw = self.yaw + np.pi/2

E depois, a cada iteração, calcule o erro entre o angulo atual e o desejado, até que o erro seja menor que ~2 graus.

erro = self.goal_yaw - self.yaw
erro = np.arctan2(np.sin(erro), np.cos(erro))

A função np.arctan2 é utilizada para normalizar o erro angular entre -pi e pi. E depois calcule o erro entre o angulo atual e o desejado, até que o erro seja menor que ~+-2 graus. Dessa forma:

1. Quando o erro for menor que 0 o robô deve girar no sentido horário;
2. Quando for maior que 0, no sentido anti-horário.

Estado andar:

Para andar, defina a velocidade linear, calcule o tempo necessário para percorrer a distância desejada e armazene o tempo inicial.

E a cada iteração, calcule o tempo decorrido e compare com o tempo necessário para percorrer a distância desejada.

Critérios de Avaliação:

1. Nó importado corretamente do pacote my_package.
2. Desenvolveu o nó quadrado_node com os comportamentos corretos.
3. Não utiliza nenhuma função de sleep para controlar o tempo de execução.
4. Executa a rotação utilizando feedback da odometria.
5. Vídeo: Mostra o robô executando o comportamento e "desenhando" pelos menos dois quadrados no chão.
6. Vídeo: O robô não colide com nenhum obstáculo.
7. Vídeo: Link do vídeo do robô em ação no Youtube.

Exercício 4 - Robô Limpador (3 pontos)

Baseando-se no código base_control.py do módulo 3, crie um arquivo chamado limpador.py com um nó denominado limpador_node que, utilizando o laser, faça com que o robô real tenha o seguinte comportamento:

• Ter dois estados, forward, turn.

• Mova-se em frente até encontrar um obstáculo a menos de 0.5m à sua frente (esse valor pode ser ajustado para melhor desempenho).

• Gire até que o obstáculo mais próximo, esteja na direita inferior (aproximadamente 225 graus).

• Mova-se em frente e repita o processo.

Critérios de Avaliação:

1. Nó importado corretamente do pacote my_package.
2. Desenvolveu o nó limpador_node com os comportamentos corretos.
3. Vídeo: Mostra o robô executando o comportamento e se aproxima e desvia de pelo menos 10 obstáculos.
4. Vídeo: O robô não colide com nenhum obstáculo.
5. Vídeo: Link do vídeo do robô em ação no Youtube.

Desafio (+2 pontos bônus)

Juntem-se com pelo menos 4 outros grupos e gravem um vídeo dos 5 robôs limpadores em ação. Cada robô deve ter um comportamento independente, mas todos devem estar no mesmo ambiente e não podem colidir..

Esse vídeo deve ser gravado com um professor ou monitor do curso, que irá avaliar a pontuação extra.

Cada grupo deve gravar o vídeo do seu robô e postar no Youtube e incluir o link no README.md com um comentário com o nomes dos outros grupos.

Os vídeos devem seguir os critérios de avaliação do exercício 3 com uma adiação:

• Vídeo: Mostra uma ocasião em que um robô se aproxima de outro robô mas para antes de colidir.