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Robots suiveurs 3 - État de l'art des simulateurs - groupe 1

2020-05-13T06:47:19Z

SamuelT : Ajouts Etat de l'art

Article source : [[Robots suiveurs 3]].

Un robot est un dispositif mécatronique (alliant mécanique, électronique et informatique) conçu pour accomplir des tâches plus ou moins complexes de manière autonome, en utilisant les différents outils qu’il possède (capteurs, actionneurs, circuits électroniques, …). Afin de mettre en place des robots, il est possible d’utiliser dans un premier temps un simulateur, afin de tester et faire évoluer ceux-ci dans des environnements virtuels adaptés.

Le but de cette partie est de se renseigner sur les différents simulateurs robotiques existants. En effet, dû au fait de l'impossibilité d'avoir accès au matériel de l'école, nous devons trouver un logiciel nous permettant de simuler un robot physique répondant aux critères de notre projet.

== Simulateurs existants ==

Nous cherchons un simulateur de robotique permettant de simuler le déplacement de robots suiveurs à base notamment de capteurs tels que les capteurs de distance, de couleur ou tels que les caméras.

Nous cherchons aussi un simulateur permettant la communication entre plusieurs robots.

Nous avons donc répertorié de nombreux simulateurs :

'''- MORSE :'''

MORSE permet de réaliser des simulations en 3D réalistes pouvant gérer entre 1 et 10 robots. Il peut aussi bien s'agir de simulation sur un environnement intérieur ou extérieur. Ce simulateur nécessite un OS Linux pour fonctionner. Il comporte des capteurs basiques ainsi que qu'une bibliothèque de robots déjà existant, bien qu'il soit possible d'en créer à partir de 0. Le simulateur permet de gérer à les fois les robots mais aussi l'environnement autours de ces derniers. Le langage utilisé est Python. La communication entre plusieurs robots est possible bien que complexe. Enfin, la documentation autours de MORSE est assez bien fournie, on trouve assez facilement des tutoriels.

Lien vers le site officiel : https://www.openrobots.org/morse/doc/stable/what_is_morse.html

'''- ISAAC :'''

Isaac est un simulateur développé par NVIDIA. Ce dernier propose des outils de développement d'intelligence artificielle spécialisée pour la robotique,ainsi qu'une plateforme de simulation. ISAAC est composé en 4 parties :

- ISAAC Engine, qui est un framework regroupant des outils de visualisation et une API en C

- ISAAC GEMs qui permet d'ajouter des fonctionnalités liés à des capteur au robot, comme par exemple la détection d'obstacle ou la reconnaissance vocale, en se basant sur des algorithme déjà conçus et optimisés.

- ISAAC Reference Design qui propose des modèles de robots déjà existant

- ISAAC Sim For Navigation qui permet de générer l'environnement du robot, avec une rendu haute qualité.

ISAAC est donc un simulateur très réaliste extrêmement complet. Malheureusement, il ne semble pas adapté à notre utilisation justement car il est trop complet. De plus, il semble très peu documenté et la configuration PC pour le faire fonctionner dans des conditions optimales nécessite d'être très puissante et donc onéreuse (CPU Intel Core i7, GPU NVIDIA RTX 2070, RAM 32GB, etc...).

Lien vers le site officiel : https://developer.nvidia.com/isaac-sdk

'''- WEBOTS : '''

Webots est une plateforme de simulation 3D open-source dans le domaine de la robotique, développée en 1996 par Cyberbotics et utilisée dans les simulations de service et industrielles. Il existe certains modèles de robots déjà créés mais il est aussi possible d’en construire un entièrement. Les robots peuvent être équipés avec de nombreux capteurs et actionneurs, et peuvent être programmés différemment et/ou communiqués entre eux. Ces robots peuvent ensuite évoluer dans un environnement 3D virtuel, intérieur ou extérieur. Cet outil offre la possibilité de développer sous Windows, Linux et MacOS, et peut être modélisé, programmé et simulé en C, C ++, Java, Python, Matlab ou URBI. Le logiciel est compatible avec des bibliothèques externes comme OpenCV.

Lien vers le site officiel : https://cyberbotics.com/

'''- GAZEBO :'''

Ce simulateur permet de une bibliothèque de robots existant mais permet aussi d'en créer soit, même. Il comporte de nombreux capteurs de différentes sorte (caméra, laser, Kinect, etc...) et permet même de simuler le bruit de ces capteurs. Il permet de réaliser un environnement intérieur comme extérieur. Gazebo possède une assez grande communauté ce qui fait qu'on trouve de nombreux tutoriels sur son fonctionnement sur Internet. Le simulateur fonctionne sur Ubuntu.

Lien vers le site officiel : http://gazebosim.org/

'''- MUJOCO :'''

MuJoCo semble trop complexe pour l’utilisation qu’on en aura : il nécessite de gérer soi-même la physique des objets. De plus, ce serait trop long à mettre en oeuvre : ce logiciel ressemble plus à un moteur physique qu’à un simulateur.

Lien vers le site officiel : http://www.mujoco.org/

'''- ROBOTRAN :'''

Robotran est un logiciel utilisé pour modéliser les interactions physiques entre les pièces mécaniques, ce ne sera pas utile pour nous.

Lien vers le site officiel : https://www.robotran.be/

'''- SIMSPARK :'''

SimSpark est un outil de simulation utilisé notamment par des équipes de la RoboCup, compétition faisant intervenir des robots footballeurs qui communiquent pour jouer un match de foot. Cette solution est puissante d’un point de vue “Intelligence Artificielle” mais est peu documentée et trop spécifique. Il sera difficile de l’utiliser dans notre contexte.

Lien vers le site officiel : http://simspark.sourceforge.net/

'''- MIRANDA :'''

Miranda est un logiciel de simulation de robots éducatifs. Il s’utilise via Scratch ou Python mais est payant. La création de robots différents des robots éducatifs (Ozobot, Thymio, etc) nécessite un abonnement Premium. On peut noter que ces robots éducatifs proposent parfois des simulateurs spécifiques (par exemple, Thymio) qui sont très accessibles mais aussi très limités puisqu’on ne peut pas choisir les éléments de notre robot. On ne retiendra pas cette solution.

Lien vers le site officiel : https://www.robot-advance.com/actualite-miranda-logiciel-de-simulation-robotique-209.htm

'''- OPENRAVE :'''

OpenRave est un logiciel permettant de tester, développer et déployer des algorithmes de planification de déplacement dans l'espace. Il dispose également d'un outil permettant de générer des fichiers adaptés au langage souhaité et est disponible sur tous les OS. Néanmoins, ce simulateur semble être adapté à un usage industriel à cause de son fonctionnement plus géométrique et disposant surtout de capteurs servants à mesurer l'espace.

Lien vers le site officiel : http://openrave.org/

== Simulateurs les plus adaptés à notre projet ==

{| class="wikitable centre" style="width:100%;"
|+ Comparatif des meilleurs simulateurs
|-
! scope=col | Simulateur
! scope=col | Capteurs
! scope=col | Communication
! scope=col | Robot
! scope=col | Remarques
|-
| style="width:20%;" |
Morse
| style="width:20%;" |
Caméra, LIDAR, GPS, etc...
| style="width:20%;" |
Complexe
| style="width:20%;" |
Base existante + possibilité d’en créer
| style="width:20%;" |
Python

Beaucoup de tutos
|-
| style="width:20%;" |
Webots
| style="width:20%;" |
Caméra, LIDAR, capteurs de distance, etc
| style="width:20%;" |
Emetteur/Récepteur (Radio, Serial, IR)
| style="width:20%;" |
Base existante + possibilité d’en créer
| style="width:20%;" |
C/C++, Java, Python, MATLAB

Compatible avec ROS

Windows + Linux

Tutos de qualité
|-
| style="width:20%;" |
Gazebo
| style="width:20%;" |
LASER, Caméra 2D/3D (Kinect), etc..
| style="width:20%;" |
Via ROS
| style="width:20%;" |
Base existante + possibilité d’en créer
| style="width:20%;" |
Compatible avec ROS

XML

Windows + Linux

Tutos fournis
|}
Remarque : ROS (Robot Operating System) est plus compliqué à prendre en main, on n'a pas besoin d'une telle complexité

== Tests de simulateurs ==

Nous avons choisi comme logiciel à tester Webots et Gazebo. Notre premier choix est de tester Webots puisqu'il est selon nous le simulateur à la fois le plus simple et le plus complet. Gazebo n'étant pas testé par l'autre groupe et semblant pourtant très intéressant, nous avons choisi de le tester malgré le fait qu'il semble plus complexe d'un point de vue programmation.

[[Fichier:Interface_webots.png|540px|thumb|left|Interface Webots]]
[[Fichier:Interface_gazebo.png|540px|thumb|right|Interface Gazebo]]

Les deux interfaces sont plutôt semblables à première vue. Webots propose de nombreux tutoriels ce qui rend la prise en main très facile, alors que Gazebo est à première vue plus difficile à prendre en main.

== Choix final du logiciel ==

Notre choix final se porte sur Webots car il dispose d’une grande panoplie de capteurs (caméra, LIDAR, capteurs de distance notamment) et car il permet la communication via un couple Émetteur/Récepteur (Radio, Serial, IR). Il nous offre la possibilité de concevoir notre robot ou d’utiliser une base existante : il y a beaucoup de choix. De plus, ce logiciel nous permet d'intervenir à tout moment dans la simulation afin de tester des scénarios réels. Enfin, il sera plus facile à prendre en main car il laisse le choix du Système d’Exploitation, du langage de programmation et fournit des tutoriels guidés pour apprendre à utiliser le logiciel.

A contrario, Gazebo comportait certains désavantages pratiques pour ce projet. Par exemple, la communication entre les robots n'est possible qu'en utilisant la compatibilité avec ROS.

Enfin, le choix se porte bien sur Webots car on obtient très rapidement, grâce aux tutos, des premiers tests réalisables et des premiers résultats fonctionnels.

Robots suiveurs 3 - Codes

2020-05-13T06:19:04Z

SamuelT : Correction Syntaxe

=== Code Contrôle avec le Clavier ===

*[[Robots suiveurs 3 - Code Contrôle au Clavier |Code Contrôle au Clavier]]

=== Code de robot suiveur via l'utilisation de capteurs de distance ===

*[[Robots suiveurs 3 - Code de robot suiveur via l'utilisation de capteurs | Code de robot suiveur via l'utilisation de capteurs de distance]]

=== Code de robot suiveur via communication ===

* [[Robots suiveurs 3 - Code Communication Initial (C) |Code Communication Initial (C)]]
* [[Robots suiveurs 3 - Code Communication Initial (C++) |Code Communication Initial (C++) ]]

* [[Robots suiveurs 3 - Code Communication Intermédiaire (maître) |Code Communication Intermédiaire (maître) ]]
* [[Robots suiveurs 3 - Code Communication Intermédiaire (esclave) |Code Communication Intermédiaire (esclave) ]]

*[[Robots suiveurs 3 - Code Communication Final (controlêur "emitter") |Code Communication Final (controlêur "emitter") ]]
*[[Robots suiveurs 3 - Code Communication Final (controlêur "emitter-receiver") |Code Communication Final (controlêur "emitter-receiver") ]]
*[[Robots suiveurs 3 - Code Communication Final (controlêur "receiver") |Code Communication Final (controlêur "receiver") ]]

=== Code de robot suiveur via suivi de couleur (caméra) ===

*[[Robots suiveurs 3 - Code suivi d'un objet (robot) rouge |Code suivi d'un objet (robot) rouge]]

=== Codes finaux ===

*[[Robots suiveurs 3 - Code Contrôle au Clavier | RobotHumain]]
*[[Robots suiveurs 3 - Code RobotCamera | RobotCamera]]
*[[Robots suiveurs 3 - Code emitter-receiver | RobotEmitterReceiver]]
*[[Robots suiveurs 3 - Code RobotReceiver| RobotReceiver]]

Robots suiveurs 3 - État de l'art des simulateurs - groupe 1

2020-05-07T12:42:25Z

SamuelT :

Robots suiveurs 3 - État de l'art des simulateurs - groupe 1

2020-05-07T12:41:59Z

SamuelT : ROS

Article source : [[Robots suiveurs 3]].

Un robot est un dispositif mécatronique (alliant mécanique, électronique et informatique) conçu pour accomplir des tâches plus ou moins complexes de manière autonome, en utilisant les différents outils qu’il possède (capteurs, actionneurs, circuits électroniques, …). Afin de mettre en place des robots, il est possible d’utiliser dans un premier temps un simulateur, afin de tester et faire évoluer ceux-ci dans des environnements virtuels adaptés.

Le but de cette partie est de se renseigner sur les différents simulateurs robotiques existants. En effet, dû au fait de l'impossibilité d'avoir accès au matériel de l'école, nous devons trouver un logiciel nous permettant de simuler un robot physique répondant aux critères de notre projet.

== Simulateurs existants ==

Nous cherchons un simulateur de robotique permettant de simuler le déplacement de robots suiveurs à base notamment de capteurs tels que les capteurs de distance, de couleur ou tels que les caméras.

Nous cherchons aussi un simulateur permettant la communication entre plusieurs robots.

Nous avons donc répertorié de nombreux simulateurs :

'''- MORSE :'''

MORSE permet de réaliser des simulations en 3D réalistes pouvant gérer entre 1 et 10 robots. Il peut aussi bien s'agir de simulation sur un environnement intérieur ou extérieur. Ce simulateur nécessite un OS Linux pour fonctionner. Il comporte des capteurs basiques ainsi que qu'une bibliothèque de robots déjà existant, bien qu'il soit possible d'en créer à partir de 0. Le simulateur permet de gérer à les fois les robots mais aussi l'environnement autours de ces derniers. Le langage utilisé est Python. La communication entre plusieurs robots est possible bien que complexe. Enfin, la documentation autours de MORSE est assez bien fournie, on trouve assez facilement des tutoriels.

Lien vers le site officiel : https://www.openrobots.org/morse/doc/stable/what_is_morse.html

'''- ISAAC :'''

Isaac est un simulateur développé par NVIDIA. Ce dernier propose des outils de développement d'intelligence artificielle spécialisée pour la robotique,ainsi qu'une plateforme de simulation. ISAAC est composé en 4 parties :

- ISAAC Engine, qui est un framework regroupant des outils de visualisation et une API en C

- ISAAC GEMs qui permet d'ajouter des fonctionnalités liés à des capteur au robot, comme par exemple la détection d'obstacle ou la reconnaissance vocale, en se basant sur des algorithme déjà conçus et optimisés.

- ISAAC Reference Design qui propose des modèles de robots déjà existant

- ISAAC Sim For Navigation qui permet de générer l'environnement du robot, avec une rendu haute qualité.

ISAAC est donc un simulateur très réaliste extrêmement complet. Malheureusement, il ne semble pas adapté à notre utilisation justement car il est trop complet. De plus, il semble très peu documenté et la configuration PC pour le faire fonctionner dans des conditions optimales nécessite d'être très puissante et donc onéreuse (CPU Intel Core i7, GPU NVIDIA RTX 2070, RAM 32GB, etc...).

Lien vers le site officiel : https://developer.nvidia.com/isaac-sdk

'''- WEBOTS : '''

Webots est une plateforme de simulation 3D open-source dans le domaine de la robotique, développée en 1996 par Cyberbotics et utilisée dans les simulations de service et industrielles. Il existe certains modèles de robots déjà créés mais il est aussi possible d’en construire un entièrement. Les robots peuvent être équipés avec de nombreux capteurs et actionneurs, et peuvent être programmés différemment et/ou communiqués entre eux. Ces robots peuvent ensuite évoluer dans un environnement 3D virtuel, intérieur ou extérieur. Cet outil offre la possibilité de développer sous Windows, Linux et MacOS, et peut être modélisé, programmé et simulé en C, C ++, Java, Python, Matlab ou URBI. Le logiciel est compatible avec des bibliothèques externes comme OpenCV.

Lien vers le site officiel : https://cyberbotics.com/

'''- GAZEBO :'''

Ce simulateur permet de une bibliothèque de robots existant mais permet aussi d'en créer soit, même. Il comporte de nombreux capteurs de différentes sorte (caméra, laser, Kinect, etc...) et permet même de simuler le bruit de ces capteurs. Il permet de réaliser un environnement intérieur comme extérieur. Gazebo possède une assez grande communauté ce qui fait qu'on trouve de nombreux tutoriels sur son fonctionnement sur Internet. Le simulateur fonctionne sur Ubuntu.

Lien vers le site officiel : http://gazebosim.org/

'''- MUJOCO :'''

MuJoCo semble trop complexe pour l’utilisation qu’on en aura : il nécessite de gérer soi-même la physique des objets. De plus, ce serait trop long à mettre en oeuvre : ce logiciel ressemble plus à un moteur physique qu’à un simulateur.

Lien vers le site officiel : http://www.mujoco.org/

'''- ROBOTRAN :'''

Robotran est un logiciel utilisé pour modéliser les interactions physiques entre les pièces mécaniques, ce ne sera pas utile pour nous.

Lien vers le site officiel : https://www.robotran.be/

'''- SIMSPARK :'''

SimSpark est un outil de simulation utilisé notamment par des équipes de la RoboCup, compétition faisant intervenir des robots footballeurs qui communiquent pour jouer un match de foot. Cette solution est puissante d’un point de vue “Intelligence Artificielle” mais est peu documentée et trop spécifique. Il sera difficile de l’utiliser dans notre contexte.

Lien vers le site officiel : http://simspark.sourceforge.net/

'''- MIRANDA :'''

Miranda est un logiciel de simulation de robots éducatifs. Il s’utilise via Scratch ou Python mais est payant. La création de robots différents des robots éducatifs (Ozobot, Thymio, etc) nécessite un abonnement Premium. On peut noter que ces robots éducatifs proposent parfois des simulateurs spécifiques (par exemple, Thymio) qui sont très accessibles mais aussi très limités puisqu’on ne peut pas choisir les éléments de notre robot. On ne retiendra pas cette solution.

Lien vers le site officiel : https://www.robot-advance.com/actualite-miranda-logiciel-de-simulation-robotique-209.htm

'''- OPENRAVE :'''

OpenRave est un logiciel permettant de tester, développer et déployer des algorithmes de planification de déplacement dans l'espace. Il dispose également d'un outil permettant de générer des fichiers adaptés au langage souhaité et est disponible sur tous les OS. Néanmoins, ce simulateur semble être adapté à un usage industriel à cause de son fonctionnement plus géométrique et disposant surtout de capteurs servants à mesurer l'espace.

Lien vers le site officiel : http://openrave.org/

== Simulateurs les plus adaptés à notre projet ==

{| class="wikitable centre" style="width:100%;"
|+ Comparatif des meilleurs simulateurs
|-
! scope=col | Simulateur
! scope=col | Capteurs
! scope=col | Communication
! scope=col | Robot
! scope=col | Remarques
|-
| style="width:20%;" |
Morse
| style="width:20%;" |
Caméra, LIDAR, GPS, etc...
| style="width:20%;" |
Complexe
| style="width:20%;" |
Base existante + possibilité d’en créer
| style="width:20%;" |
Python

Beaucoup de tutos
|-
| style="width:20%;" |
Webots
| style="width:20%;" |
Caméra, LIDAR, capteurs de distance, etc
| style="width:20%;" |
Emetteur/Récepteur (Radio, Serial, IR)
| style="width:20%;" |
Base existante + possibilité d’en créer
| style="width:20%;" |
C/C++, Java, Python, MATLAB

Compatible avec ROS

Windows + Linux

Tutos de qualité
|-
| style="width:20%;" |
Gazebo
| style="width:20%;" |
LASER, Caméra 2D/3D (Kinect), etc..
| style="width:20%;" |
Via ROS
| style="width:20%;" |
Base existante + possibilité d’en créer
| style="width:20%;" |
Compatible avec ROS
XML

Windows + Linux

Tutos fournis
|}
Remarque : ROS (Robot Operating System) est plus compliqué à prendre en main, on n'a pas besoin d'une telle complexité

== Tests de simulateurs ==

Nous avons choisi comme logiciel à tester Webots et Gazebo. Notre premier choix est de tester Webots puisqu'il est selon nous le simulateur à la fois le plus simple et le plus complet. Gazebo n'étant pas testé par l'autre groupe et semblant pourtant très intéressant, nous avons choisi de le tester malgré le fait qu'il semble plus complexe d'un point de vue programmation.

[[Fichier:Interface_webots.png|540px|thumb|left|Interface Webots]]
[[Fichier:Interface_gazebo.png|540px|thumb|right|Interface Gazebo]]

Les deux interfaces sont plutôt semblables à première vue. Webots propose de nombreux tutoriels ce qui rend la prise en main très facile, alors que Gazebo est à première vue plus difficile à prendre en main.

== Choix final du logiciel ==

Notre choix final se porte sur Webots car il dispose d’une grande panoplie de capteurs (caméra, LIDAR, capteurs de distance notamment) et car il permet la communication via un couple Émetteur/Récepteur (Radio, Serial, IR). Il nous offre la possibilité de concevoir notre robot ou d’utiliser une base existante : il y a beaucoup de choix. De plus, ce logiciel nous permet d'intervenir à tout moment dans la simulation afin de tester des scénarios réels. Enfin, il sera plus facile à prendre en main car il laisse le choix du Système d’Exploitation, du langage de programmation et fournit des tutoriels guidés pour apprendre à utiliser le logiciel.

Utilisateur:SamuelT

2020-05-05T23:08:56Z

SamuelT : Page Personnelle Basique

'''Samuel Tauleigne''', participant au projet de '''''Robots Suiveurs en 2020''''' durant ma FISE2 à ''Télécom Saint-Etienne'' et bien plus encore

'''Pour me contacter''' : samuel[dot]tauleigne[at]etu[dot]univ-st-etienne[dot]fr

Robots suiveurs 3 - Tableau de Bord

2020-04-17T09:39:31Z

SamuelT : /* Interface Graphique */

== I) Description du simulateur ==

Le logiciel [https://cyberbotics.com/#cyberbotics Webots] est un simulateur robotique 3D OpenSource fonctionnant sous Windows, Mac OS et Linux.

Ce logiciel est très facile à prendre en main car il suffit de l'installer, de le lancer et de jouer avec les exemples livrés avec le logiciel. 
Il existe aussi un [https://cyberbotics.com/doc/guide/tutorials?tab-language=c++ tutoriel] très facile d'accès, très documenté permettant de comprendre la logique du logiciel et d'être rapidement en capacité de créer sa propre simulation. 
Ce qui en fait aussi un logiciel très facile d'accès est la possibilité de l'utiliser avec plusieurs langages de programmation grâce à des API complètes. 
En effet, les robots peuvent être contrôlés via du C, C++, Python, Java et MATLAB. On peut aussi utiliser [https://www.ros.org/ ROS]. 
Les tests sont aussi très agréables à réaliser puisqu'on peut interagir avec le robot et son environnement pendant le test.

=== Création d'un espace de test 3D ===

Le logiciel propose à l'utilisateur de créer un espace de test 3D en ajoutant toutes sortes d'éléments. 
Ces éléments peuvent être des formes élémentaires : alors le travail fait par l'utilisateur se rapprochera d'un travail de [https://fr.wikipedia.org/wiki/Conception_assist%C3%A9e_par_ordinateur CAO]. 
Ces éléments peuvent aussi être des objets existant dans la [https://cyberbotics.com/doc/guide/objects base] fournie : du mobilier, des plantes, des fruits, des extincteurs, etc. 
Pour tous ces éléments, on peut configurer de nombreuses propriétés : leur masse, leur densité, les frottements auxquels ils sont soumis, leur taille, etc. 

De même, pour les robots, il est possible d'en créer un à partir de rien mais beaucoup sont proposés dans la [https://cyberbotics.com/doc/guide/robots base de robots] : du petit robot éducatif [https://www.thymio.org/fr/ Thymio] au robot humanoïde Atlas de [https://www.bostondynamics.com/ Boston Dynamics].

Et c'est la même chose pour les actionneurs et les capteurs : une base est fournie et décrite sur le site !

=== Utilisation d'un controller ===

Chaque robot peut être associé à un programme appelé controller dont le rôle est de définir le comportement du robot. 
Ces controllers peuvent être écrits dans tous les langages supportés par Webots : C, C++, Python, Java, MATLAB. Dans les tutoriels, tous sont présentés mais nous avons choisi de travailler en C++ car tous les membres de l'équipe connaissaient ce langage. Notre objectif n'était pas d'apprendre un nouveau langage de programmation, et le C++ est tout de même très utilisé dans ce domaine. 
Au lancement de la simulation, le logiciel lancera un processus par controller utilisé sur chaque robot. On ne peut associer qu'un controller par robot (c'est l’exécutable qui est utilisé) mais on peut utiliser le même controller pour plusieurs robots : dans ce cas, des processus distincts seront créés pour chaque robot. 

=== Interface Graphique ===

[[Fichier:WebotsGUI.png|thumb]]

L'interface graphique se découpe en plusieurs parties que l'on peut afficher dans différentes fenêtres. 
La fenêtre 3D permet d'afficher et de dérouler la simulation dans l'espace 3D créé plus tôt. Dans cette fenêtre, même pendant une simulation, on peut encore déplacer des objets, les faire tourner, les faire interagir pour tester le comportement de notre robot simulé. 
Le "Scene Tree" représente le monde 3D créé. Il comporte des blocs correspondant aux différents éléments créés ou importés tels que les objets ou les robots. En cliquant sur les flèches, il est possible de dérouler les propriétés accessibles sur un composant. 
La console, affichée par défaut en bas de l'écran permet de lire des informations de débug ou les résultats de compilation. 
On peut aussi retrouver un éditeur de texte permettant de compiler le code écrit afin de le tester dans la simulation.

[https://cyberbotics.com/doc/guide/the-user-interface Pour plus de détails sur les menus et l'interface graphique]

== II) Déplacements contrôlés au clavier ==

L'objectif de cette partie est d’implémenter la possibilité de contrôler un robot avec les touches classiques zqsd afin de permettre la réalisation de tests.
Pour ce faire, on faut créer un nouveau contrôleur : Wizards -> New Robot Controller.
Notre contrôleur sera nommé Clavier_Control et codé en C++.
Une fenêtre éditor s'ouvre alors. Pour gérer le contrôle des moteurs. Nous sommes partis de la base donnée en tutoriel à cette [https://www.cyberbotics.com/doc/guide/tutorial-1-your-first-simulation-in-webots#extend-the-controller-to-speed-control adresse].

Cette base donne les fondations pour pouvoir contrôler en vitesse les moteurs. C'est exactement ce dont nous avons besoin, puisque notre robot doit accélérer lorsqu'on le lui impose.
Le code suivant est commenté pour les parties liées au clavier. Le tutoriel concernant la gestion des moteurs sera traduit [[Robots suiveurs 3 - Code Tutoriel Contrôle moteurs | sur cette page]]
*[[Robots suiveurs 3 - Code Contrôle au Clavier |Voir le CODE]]

L'idée générale derrière ce code est d'affecter aux moteurs une vitesse selon la touche enfoncée sur le clavier. On utilise Z et S pour respectivement avancer et reculer, Q et D pour pivoter à gauche ou à droite et enfin A et E pour avancer en pivotant légèrement.
Pour cela, on utilise un objet Keyboard existant dans la bibliothèque proposée par Webots.

== III) Robot Suiveur simple avec capteurs de distance ==
=== Description ===
[[Fichier:E_puck_capteurs.PNG|vignette|E_puck et ses capteurs]]
Dans cette partie, on devait réaliser un robot suiveur rudimentaire en utilisant 2 capteurs de distance afin de comprendre leur fonctionnement. le logiciel webots nous fourni déjà des robots préfait possédant une multitude de capteurs. On a donc utilisé le robot E-puck, possédant 2 roues et 8 capteurs de distances autour de lui (ainsi qu'une caméra, un émetteur et un récepteur).
=== Fonctionnement ===
*[[Code suiveur 1]]
Afin d'avoir un robot simple, on utilise seulement les 2 capteurs à l'avant du robot (un plutôt à droite et l'autre plutôt à gauche). Ces capteurs servent à détecter le robot de devant. On fixe un seuil de distance activant ou non 2 booléens "robot_a_droite/gauche". On a donc 4 combinaisons différentes de ces booléens qui vont servir a commander notre robot:
{| class="wikitable alternance center"
! scope="col" | robot_a_droite
! scope="col" | robot_a_gauche
! scope="col" | résultat
|-
| faux
| faux
| avancer
|-
| faux
| vrai
| tourner à gauche
|-
| vrai
| vrai
| stop
|-
| vrai
| faux
| tourner à droite
|}

=== Résultats ===
Le résultat est plutôt satisfaisant vue sa simplicité. on remarque que les robots se suivent très bien les uns les autres vue qu'ils ont la même vitesse. Le comportement du premier robot est pas encore stable, mais comme il est censé suivre un humain, son fonctionnement va changer de toutes manières.
[[Fichier:Suiveur 1.gif|4 robots suiveurs se suivant, le premier suit la caisse]]

=== Suite ===
Les capteurs de distance on été utilisés ici pour suivre un robot, ou pourrait par la suite les utiliser pour éviter un obstacle. Il faudra pour cela éloigner les robots les uns des autres et leur faire suivre une commande à l'aide des autres parties réalisées.

== IV) Communication entre deux robots ==

Pour configurer la communication entre deux robots, au tout début, il a fallu additionner les robots au monde et exécuter la commande “Convert to Base Node(s)” (clique droit sur le robot dans le node tree). Cela a été nécessaire pour pouvoir changer quelques caractéristiques des robots, comme ses noms et le “range” de l'émetteur.

Pour faire le code, on est parti du controller emitter_receiver, trouvé dans un monde de base homonyme. Nous avons eu deux démarches : une consistant à garder le code dans son langage, le C, est à l’adapter et une autre consistant à passer en C++ pour garder une cohésion avec le groupe entier qui code aussi en C++.

* [[Robots suiveurs 3 - Code Communication C |Code C]]
* [[Robots suiveurs 3 - Code Communication C++ |Code C++]]

Dans les deux cas nous sommes arrivés à mettre en place une communication continue entre deux robots. Nous sommes capables de savoir si la communication se passe bien ou si elle est interrompue et nous avons réussi à transmettre au robot esclave la position relative (le robot esclave est utilisé comme origine d’un système de coordonnées) du robot maître. Nous allons utiliser ces données pour déplacer correctement le robot esclave. Deux solutions s’offrent à nous :

* Se déplacer selon l’axe des X puis l’axe des Z.
* Se déplacer selon l’hypoténuse formée.

[[Fichier:deplacement_comm.png|300px|thumb|center|Schéma du déplacement]]

== V) Mise en place de la scène ==
Pour modifier la scène nous nous sommes aidé du tutoriel disponible à cette [https://cyberbotics.com/doc/guide/tutorial-2-modification-of-the-environment adresse]. 
Comme dit précédemment l'interface graphique est plutôt intuitive et il est donc facile de modifier la scène. Tout se fait via le bouton Plus (Add) en haut à gauche entouré en rouge. 
[[Fichier:ObjetsAdd.png ‎|500px|thumb|center|Modification scène]]
Une fois qu'on a cliqué dessus on peut choisir un élément de base (base nodes) ou des éléments déjà existants (Proto Nodes). Dans les éléments existants il y a des objets, des robots, des véhicules... Une fois l'élément choisi il va être placé au centre du sol. La touche MAJ en même temps qu'un click gauche de la souris permet de le déplacer là où l'on souhaite. Cette manipulation est aussi possible via la fenêtre de paramètre de l'objet (accolade en rouge sur la photo). 
On peut ainsi choisir de déplacer l'objet via les paramètres de translation, de le tourner via la rotation et enfin de changer sa taille via scale. 
Pour les objets déjà existants la méthode scale n'est pas directement accessible il faut faire un click droit sur l'objet et sélectionner "convert to base nodes". Une fois cette opération effectuée, les paramètres scale seront accessibles. 
Pour un objet de type solid on peut modifier la forme (Shape) via les paramètres (voir l'exemple du tutoriel situé en haut).

Fichier:WebotsGUI.png

2020-04-17T09:34:46Z

SamuelT :

Robots suiveurs 3

2020-04-17T09:33:54Z

SamuelT :

Projet du module Robots connectés 2019/2020.

= État de l'art des simulateurs =
*[[Robots suiveurs 3 - État de l'art des simulateurs - groupe 1|État de l'art - groupe 1]]
Tauleigne-Sage-Faure-Geoffroy

*[[Robots suiveurs 3 - État de l'art des simulateurs - groupe 2|État de l'art - groupe 2]]
Luton-Poulain-Milan-De_Almeida_Ribeiro

= Avancement & Tutoriels =
*[[Robots suiveurs 3 - Tableau de Bord | Tableau de Bord]]
*[[Robots suiveurs 3 - Tutoriels | Tutoriels]]

Robots suiveurs 3 - Tableau de Bord

2020-04-17T09:08:20Z

SamuelT : Présentation du logiciel de simulation Webots

== I) Description du simulateur ==

Le logiciel [https://cyberbotics.com/#cyberbotics Webots] est un simulateur robotique 3D OpenSource fonctionnant sous Windows, Mac OS et Linux.

Ce logiciel est très facile à prendre en main car il suffit de l'installer, de le lancer et de jouer avec les exemples livrés avec le logiciel. 
Il existe aussi un [https://cyberbotics.com/doc/guide/tutorials?tab-language=c++ tutoriel] très facile d'accès, très documenté permettant de comprendre la logique du logiciel et d'être rapidement en capacité de créer sa propre simulation. 
Ce qui en fait aussi un logiciel très facile d'accès est la possibilité de l'utiliser avec plusieurs langages de programmation grâce à des API complètes. 
En effet, les robots peuvent être contrôlés via du C, C++, Python, Java et MATLAB. On peut aussi utiliser [https://www.ros.org/ ROS]. 
Les tests sont aussi très agréables à réaliser puisqu'on peut interagir avec le robot et son environnement pendant le test.

=== Création d'un espace de test 3D ===

Le logiciel propose à l'utilisateur de créer un espace de test 3D en ajoutant toutes sortes d'éléments. 
Ces éléments peuvent être des formes élémentaires : alors le travail fait par l'utilisateur se rapprochera d'un travail de [https://fr.wikipedia.org/wiki/Conception_assist%C3%A9e_par_ordinateur CAO]. 
Ces éléments peuvent aussi être des objets existant dans la [https://cyberbotics.com/doc/guide/objects base] fournie : du mobilier, des plantes, des fruits, des extincteurs, etc. 
Pour tous ces éléments, on peut configurer de nombreuses propriétés : leur masse, leur densité, les frottements auxquels ils sont soumis, leur taille, etc. 

De même, pour les robots, il est possible d'en créer un à partir de rien mais beaucoup sont proposés dans la [https://cyberbotics.com/doc/guide/robots base de robots] : du petit robot éducatif [https://www.thymio.org/fr/ Thymio] au robot humanoïde Atlas de [https://www.bostondynamics.com/ Boston Dynamics].

Et c'est la même chose pour les actionneurs et les capteurs : une base est fournie et décrite sur le site !

=== Utilisation d'un controller ===

Chaque robot peut être associé à un programme appelé controller dont le rôle est de définir le comportement du robot. 
Ces controllers peuvent être écrits dans tous les langages supportés par Webots : C, C++, Python, Java, MATLAB. Dans les tutoriels, tous sont présentés mais nous avons choisi de travailler en C++ car tous les membres de l'équipe connaissaient ce langage. Notre objectif n'était pas d'apprendre un nouveau langage de programmation, et le C++ est tout de même très utilisé dans ce domaine. 
Au lancement de la simulation, le logiciel lancera un processus par controller utilisé sur chaque robot. On ne peut associer qu'un controller par robot (c'est l’exécutable qui est utilisé) mais on peut utiliser le même controller pour plusieurs robots : dans ce cas, des processus distincts seront créés pour chaque robot. 

=== Interface Graphique ===

[Insert Image Here]

L'interface graphique se découpe en plusieurs parties que l'on peut afficher dans différentes fenêtres. 
La fenêtre 3D permet d'afficher et de dérouler la simulation dans l'espace 3D créé plus tôt. Dans cette fenêtre, même pendant une simulation, on peut encore déplacer des objets, les faire tourner, les faire interagir pour tester le comportement de notre robot simulé. 
Le "Scene Tree" représente le monde 3D créé. Il comporte des blocs correspondant aux différents éléments créés ou importés tels que les objets ou les robots. En cliquant sur les flèches, il est possible de dérouler les propriétés accessibles sur un composant. 
La console, affichée par défaut en bas de l'écran permet de lire des informations de débug ou les résultats de compilation. 
On peut aussi retrouver un éditeur de texte permettant de compiler le code écrit afin de le tester dans la simulation.

[https://cyberbotics.com/doc/guide/the-user-interface Pour plus de détails sur les menus et l'interface graphique]

== II) Déplacements contrôlés au clavier ==

L'objectif de cette partie est d’implémenter la possibilité de contrôler un robot avec les touches classiques zqsd afin de permettre la réalisation de tests.
Pour ce faire, on faut créer un nouveau contrôleur : Wizards -> New Robot Controller.
Notre contrôleur sera nommé Clavier_Control et codé en C++.
Une fenêtre éditor s'ouvre alors. Pour gérer le contrôle des moteurs. Nous sommes partis de la base donnée en tutoriel à cette [https://www.cyberbotics.com/doc/guide/tutorial-1-your-first-simulation-in-webots#extend-the-controller-to-speed-control adresse].

Cette base donne les fondations pour pouvoir contrôler en vitesse les moteurs. C'est exactement ce dont nous avons besoin, puisque notre robot doit accélérer lorsqu'on le lui impose.
Le code suivant est commenté pour les parties liées au clavier. Le tutoriel concernant la gestion des moteurs sera traduit [[Robots suiveurs 3 - Code Tutoriel Contrôle moteurs | sur cette page]]
*[[Robots suiveurs 3 - Code Contrôle au Clavier |Voir le CODE]]

L'idée générale derrière ce code est d'affecter aux moteurs une vitesse selon la touche enfoncée sur le clavier. On utilise Z et S pour respectivement avancer et reculer, Q et D pour pivoter à gauche ou à droite et enfin A et E pour avancer en pivotant légèrement.
Pour cela, on utilise un objet Keyboard existant dans la bibliothèque proposée par Webots.

== III) Robot Suiveur simple avec capteurs de distance ==
=== a) Description ===
[[Fichier:E_puck_capteurs.PNG|vignette|E_puck et ses capteurs]]
Dans cette partie, on devait réaliser un robot suiveur rudimentaire en utilisant 2 capteurs de distance afin de comprendre leur fonctionnement. le logiciel webots nous fourni déjà des robots préfait possédant une multitude de capteurs. On a donc utilisé le robot E-puck, possédant 2 roues et 8 capteurs de distances autour de lui (ainsi qu'une caméra, un émetteur et un récepteur).
=== b) Fonctionnement ===
Afin d'avoir un robot simple, on utilise seulement les 2 capteurs à l'avant du robot (un plutôt à droite et l'autre plutôt à gauche). Ces capteurs servent à détecter le robot de devant. On fixe un seuil de distance activant ou non 2 booléens "robot_a_droite/gauche". On a donc 4 combinaisons différentes de ces booléens qui vont servir a commander notre robot:
{| class="wikitable alternance center"
! scope="col" | robot_a_droite
! scope="col" | robot_a_gauche
! scope="col" | résultat
|-
| faux
| faux
| avancer
|-
| faux
| vrai
| tourner à gauche
|-
| vrai
| vrai
| stop
|-
| vrai
| faux
| tourner à droite
|}

=== c) Résultats ===
Le résultat est plutôt satisfaisant vue sa simplicité. on remarque que les robots se suivent très bien les uns les autres vue qu'ils ont la même vitesse. Le comportement du premier robot est pas encore stable, mais comme il est censé suivre un humain, son fonctionnement va changer de toutes manières.
[[Fichier:Suiveur 1.gif|4 robots suiveurs se suivant, le premier suit la caisse]]

=== d) Suite ===
Les capteurs de distance on été utilisés ici pour suivre un robot, ou pourrait par la suite les utiliser pour éviter un obstacle. Il faudra pour cela éloigner les robots les uns des autres et leur faire suivre une commande à l'aide des autres parties réalisées.

== IV) Communication entre deux robots ==

Pour configurer la communication entre deux robots, au tout début, il a fallu additionner les robots au monde et exécuter la commande “Convert to Base Node(s)” (clique droit sur le robot dans le node tree). Cela a été nécessaire pour pouvoir changer quelques caractéristiques des robots, comme ses noms et le “range” de l'émetteur.

Pour faire le code, on est parti du controller emitter_receiver, trouvé dans un monde de base homonyme. Nous avons eu deux démarches : une consistant à garder le code dans son langage, le C, est à l’adapter et une autre consistant à passer en C++ pour garder une cohésion avec le groupe entier qui code aussi en C++.

* [[Robots suiveurs 3 - Code Communication C |Code C]]
* [[Robots suiveurs 3 - Code Communication C++ |Code C++]]

Dans les deux cas nous sommes arrivés à mettre en place une communication continue entre deux robots. Nous sommes capables de savoir si la communication se passe bien ou si elle est interrompue et nous avons réussi à transmettre au robot esclave la position relative (le robot esclave est utilisé comme origine d’un système de coordonnées) du robot maître. Nous allons utiliser ces données pour déplacer correctement le robot esclave. Deux solutions s’offrent à nous :

* Se déplacer selon l’axe des X puis l’axe des Z.
* Se déplacer selon l’hypoténuse formée.

[[Fichier:deplacement_comm.png|300px|thumb|center|Schéma du déplacement]]

== V) Mise en place de la scène ==

Robots suiveurs 3 - Tableau de Bord

2020-04-17T07:48:30Z

SamuelT : /* III) */

== I) Description du simulateur==

== II) Déplacements contrôlés au clavier ==

== III) Robot Suiveur simple avec capteurs de distance ==

== VI) ==

== V) ==

Robots suiveurs 3 - État de l'art des simulateurs - groupe 1

2020-04-14T11:35:49Z

SamuelT :

Nous cherchons un simulateur de robotique permettant de simuler le déplacement de robots suiveurs à base notamment de capteurs tels que les capteurs de distance, de couleur ou tels que les caméras.

Nous cherchons aussi un simulateur permettant la communication entre plusieurs robots.

{| class="wikitable centre" style="width:100%;"
|+ Comparatif des meilleurs simulateurs
|-
! scope=col | Simulateur
! scope=col | Capteurs
! scope=col | Communication
! scope=col | Robot
! scope=col | Remarques
|-
| style="width:20%;" |
Morse
| style="width:20%;" |
Caméra, LIDAR, GPS, etc...
| style="width:20%;" |
Complexe
| style="width:20%;" |
Base existante + possibilité d’en créer
| style="width:20%;" |
Python

Beaucoup de tutos
|-
| style="width:20%;" |
Webots
| style="width:20%;" |
Caméra, LIDAR, capteurs de distance, etc
| style="width:20%;" |
Emetteur/Récepteur (Radio, Serial, IR)
| style="width:20%;" |
Base existante + possibilité d’en créer
| style="width:20%;" |
C/C++, Java, Python, MATLAB, ROS

Windows + Linux

Tutos de qualité
|-
| style="width:20%;" |
Gazebo
| style="width:20%;" |
LASER, Caméra 2D/3D (Kinect), etc..
| style="width:20%;" |
Via Ros
| style="width:20%;" |
Base existante + possibilité d’en créer
| style="width:20%;" |
ROS
XML

Windows + Linux

Tutos fournis
|}
Remarque : ROS = compliqué

Robots suiveurs 3 - État de l'art des simulateurs - groupe 1

2020-04-14T11:34:53Z

SamuelT : Tableau comparatif des simulateurs

Nous cherchons un simulateur de robotique permettant de simuler le déplacement de robots suiveurs à base notamment de capteurs tels que les capteurs de distance, de couleur ou tels que les caméras.

Nous cherchons aussi un simulateur permettant la communication entre plusieurs robots.

Liste de simulateurs examinés :

{| class="wikitable centre" style="width:100%;"
|+ Comparatif des meilleurs simulateurs
|-
! scope=col | Simulateur
! scope=col | Capteurs
! scope=col | Communication
! scope=col | Robot
! scope=col | Remarques
|-
| style="width:20%;" |
Morse
| style="width:20%;" |
Caméra, LIDAR, GPS, etc...
| style="width:20%;" |
Complexe
| style="width:20%;" |
Base existante + possibilité d’en créer
| style="width:20%;" |
Python

Beaucoup de tutos
|-
| style="width:20%;" |
Webots
| style="width:20%;" |
Caméra, LIDAR, capteurs de distance, etc
| style="width:20%;" |
Emetteur/Récepteur (Radio, Serial, IR)
| style="width:20%;" |
Base existante + possibilité d’en créer
| style="width:20%;" |
C/C++, Java, Python, MATLAB, ROS

Windows + Linux

Tutos de qualité
|-
| style="width:20%;" |
Gazebo
| style="width:20%;" |
LASER, Caméra 2D/3D (Kinect), etc..
| style="width:20%;" |
Via Ros
| style="width:20%;" |
Base existante + possibilité d’en créer
| style="width:20%;" |
ROS
XML

Windows + Linux
|}

Robots suiveurs 3 - État de l'art des simulateurs - groupe 1

2020-04-14T10:33:41Z

SamuelT : Page créée avec « Nous cherchons un simulateur de robotique permettant de simuler le déplacement de robots suiveurs à base notamment de capteurs tels que les capteurs de distance, de coul... »