Roman Dolejší - DU-14 - Line navigator

[rdolejsi]

Při realizaci úkolu 14 jsem se zaměřil na kompletní implementaci plně rozvětvené stavové mašiny. Níže jsou základní rysy naprosto přepracovaného frameworku oproti úkolu 13:

(Uživatelské) Funkce

• Jízda po čáře
• Podpora ostrých úhlů (aumatická reakce a následné zatáčení)
• Plná podpora detekce všech typů křižovatek
• Při detekci křižovatky plně uživatelsky interaktivní, umožňuje vybrat uživateli směr, kam robot dál pojede

Struktura

• Hlavní kód nic nedělá
• Charakteristika chování robota je definována třídou Behavior, nastavená hlavním kódem zde
• Hlavní kontext robota je držen ve třídě Ctx
• Ctx drží operační parametry robota a sbírá omezenou historii změn senzorů (stav + počet cyklů, po který byl stav držen)
• Stavová mapa je dostupná ve třídě StateMap
• Stavy jsou děleny do souborů na generické, čáru, ostré zatáčení a křižovatky - ostré zatáčení a křižovatky se dají vypnout

Stavová mašina

• Stavová mašina je samonosná, bez nutnosti vnějšího zásahu
• Stavy umí implicitní a explicitní přechody mezi sebou
• Implicitní přechody mezi stavy řídí StateMatcher - takové přechody jsou agresivní, stavy jsou schopny převzít nadvládu
• Každý stav běží jednu z několika akcí, které umí mezi sebou přecházet (implicitně dle senzoru nebo explicitně)
• SensorHistoryStateMatcher je schopen mrknout na historii chování robota a porovnat ji se vstupními podmínkami stavů
• Stav umí definovat implicitní přechody do jiných stavů, které jsou pro něj povolené, jiné se stavovka neodváží vykonat
• nestane se tedy např., že křižovatce sebere ovládání čára jen proto, že právě máme v senzorech čáru - křižovatka nemá čáru v seznamu implicitních přechodů

Podpůrné (ale důležité)

• s tímto úkolem jsem již přešel na Pico:Ed - objemově není šance, aby se v MicroPythonu řešení vešlo do Micro:Bitu
• vznikla kompletní hardwarová abstraktní vrstva (HAL) s implementovanout podporou jak Micro:Bitu, tak Pico:Edu
• HAL je navržen tak, aby nespecifický kód nepotřeboval vůbec vědět, kde běží
  • všechny vyšší funkce (zobraz akci, zobraz volbu uživatele, zobraz rychlost motorů, ..) jsou na každé platformě přizpůsobeny displeji, který je k dispozici
• samozřejmě vznikla plná podpora zobrazování stavu senzorů, piktogramů jízdy a uživatelského rozhodování

Kompilace projektu

• nová verze build frameworku je k dispozici zde
• vše bylo razantně přepracováno, aby byla podporována úplná autodetekce platformy (prozatím Micro:Bit či Pico:Ed)
• build dle nalezené platformy vybere HAL implementaci (system_mbit.py nebo system_ped.py)
• předka, co je používán hlavním kódem (System v system.py) přejmenuje na stejnou třídu s příponou Base
• vše je spojeno dohromady a odesláno na platformu
• tím je zajištěno, že hlavní kód v editorech bez problémů funguje včetně doplňování, ale na zařízení je nahrazen reálnou implementací

Celé chování robota je možné vidět na videu 1 nebo videu 2. Případné nepřesnosti při detekci křižovatek bude možné samozřejmě později doladit parametry ve třídě Behavior, která napovídá robotovi, které rychlé přechody má přeskočit, jak rychle se má otáčet a podobné parametry, které zásadně mění jeho chování.

Vše bylo implementováno tak, aby bylo možné celý kód bez větších problémů použít v závěrečné práci, v jejíž první části má robot poslouchat zadanou sekvenci příkazů. I proto byla pro tento úkol 14 raději zvolena interaktivita s uživatelem, aby toto řešení pro velmi pokročilé nebylo ve finále shodné s prvním finálním úkolem 😉