Principi di movimento di AIBO

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Marilena Stefani
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1 Principi di movimento di AIBO 1/26 Summary Joints mobility Motion Motion programming 2/26 1

2 Mobilità joint 3/26 Mobilità joint 4/26 2

3 Mobilità joint 5/26 Mobilità joint 6/26 3

4 Mobilità joint 7/26 Summary Joints mobility Motion Motion programming 8/26 4

5 Motion of a single joint Each message to a motor driver contains a set of target angles for the joints. Each target angle is used by the PID controller to deliver adequate power. Each target angle is enforced for 8ms (frame duration) Each message contains at least 4 motor frames (32 ms span). 9/26 How movement is obtained? Each motion is described by a serie of frames, which specify the position of the robot, and a time for that position. Linear interpolation is computed for (temporally) adjacent frames. 10/26 5

Frame description The position and orientation of the robot in any instant of time can described considering the following: 1) Position of the legs (relative angles) + position of the foot.

6 Frame description The position and orientation of the robot in any instant of time can described considering the following: 1) Position of the legs (relative angles) + position of the foot. Description from distal to proximal joints. 2) Body height and orientation angle. 3) Angle of the head (tilt, pan, yaw) 4) Angle of aperture of the mouth. Each body part has its own natural reference system. A unique representation should come out. Which one? Depends on the task. Geometrical transformations are required. 11/26 Vision represents object in a local reference system Explorative motion 12/26 6

7 Summary Joints mobility Motion Motion programming 13/26 OVirtualRobotComm Oggetto Open-R di Sistema Gestisce: joint, sensori, LED ed immagini dalla telecamera. Offre vari servizi, diversi a seconda del sottosistema interessato. 14/26 7

8 OvirtualRobotComm (servizi) servizio che gestisce i Joint e i LED: OVirtualRobotComm.Effector.OCommandVectorData.O servizio che gestisce i Sensori: OVirtualRobotComm.Sensor.OSensorFrameVectorData.S servizio che gestisce la Telecamera: OVirtualRobotComm.FbkImageSensor.OFbkImageVector Data.S 15/26 Struttura dati gestione joint GetInfo GetData 16/26 8

9 Struttura di OCommandVectorData La struttura OCommandVectorData contiene: vectorinfo (tipo ODataVectorInfo): informazioni sulla struttura. Un array di OCommandInfo; size vectorinfo.maxnumdata: informazioni sui comandi da mandare ai vari joint. Ogni cella si riferisce ad un joint. Un array di OCommandData, stessa dimensione e allineamento con l array OCommandInfo: ogni cella dell array contiene un altro array di dimensione OCommanMAX_Frames di oggetti OCommandValue; ognuno di questi oggetti contiene il valore (e.g. angolo) per il frame definito per quel joint. 17/26 Comunicazione con OVR Per ridurre la dimensione dei dati passati con la comunicazione inter-object e velocizzare il processo spesso si usa la memoria condivisa: RCRegion. I passi da seguire: 1. Creare un vettore dei comandi 2. Mappare tale vettore in una zona di memoria condivisa dell oggetto. 18/26 9

10 Come gestire i joint Per gestire i Joint degli Aibo bisogna seguire alcuni passi standard: 1) Conversione delle primitive 2) Creazione di una zona di memoria condivisa 3) Impostare i gain 4) Impostare gli offset 5) Impostare gli angoli dei joint interessati Per informazioni sulle specifiche e gli indirizzi delle primitive dei vari sottosistemi: ModelInformation_7_E.pdf (nella documentazione di Open-R) 19/26 1. Conversione Primitive Convertire le primitive dei Joint in primitiveid Funzione openprimitive(); Ad esempio: Bocca: PRM:/r1/c1/c2/c3/c4-Joint2:14 Le primitive vanno convertite in oggetti OPrimitiveID Accendere i motori Funzione OPENR::SetMotorPower(opowerON); 20/26 10

11 Crearezione memoria condivisa void MySampleClass::NewCommandVectorData( ) { OStatus result ; MemoryRegionID cmdvecdataid ; OCommandVectorData cmdvecdata ; OCommandInfo info ; result=openr::newcommandvectordata (NUM_JOINTS,&cmdVecDataID,&cmdVecData ); if ( result == osuccess) { region= new RCRegion( cmdvecdata >vectorinfo.memregionid,cmdvecdata >vectorinfo.offset, (void )cmdvecdata,cmdvecdata >vectorinfo.totalsize); cmdvecdata >SetNumData(NUM_JOINTS) ; for ( int j = 0 ; j < NUM_JOINTS; j++) { info = cmdvecdata >GetInfo( j ) ; info >Set(odataJOINT_COMMAND2, jointid [ j ], ocommandmax_frames) ; } } 21/26 } Impostare joint gain e offset I gain sono dei parametri hardware per impostare i joint. I gain e offset dei PID sono dei parametri studiati dalla teoria dei Servo Controlli per la gestione dei servo motori utilizzati nei jonit degli Aibo. La documentazione consiglia di impostare i valori standard; vedere ModelInformation_7_E.pdf (nella documentazione di Open-R) Funzione setjointgain(); 22/26 11

12 Calibrare i joint All avvio può succedere che ci sia una differenza tra la posizione reale dei joint e la posizione letta dai sensori. E sufficiente leggere i valori dei sensori e posizionare i motori in base ai valori letti Funzione adjustdiffjointvalue(); 23/26 Impostare angoli ai joint Ora si possono mandare i comandi ai joint. I joint accettano angoli espressi in micro radianti (10-6 rad). Funzione setjointvalue(); 24/26 12

13 Gestire i joint: riassunto Il calcolo del tempo negli Aibo è discreto. L unità base è il frame (8ms). I valori dei sensori, i comandi ai joint e alla Telecamera sono discretizzati dai frame L accesso ai sottosistemi avviene a blocchi di frame. I sensori ritornano un osensormax_frame (16) numero di frame alla volta I joint si comandano con un ocommandmax_frame (16) numero di frame alla volta La temporizzazione dei sottosistemi non è necessariamente sincronizzata con il sistema nel suo insieme (p.es la telecamera può essere al frame 15 mentre il sensore di distanza sul 25). 25/26 Summary Joints mobility Motion Motion programming 26/26 13

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