Repositório utilizado para o projeto desenvolvido na disciplina SSC0713 - Sistemas Evolutivos e Aplicados à Robótica que consiste na implementação de um algoritmo genético para a otimização do controlador PID de um robô do tipo seguidor de linha utilizando o simulador de robótica Coppelia Sim. O modelo do robô utilizado na simulação possui duas rodas com motores como atuadores e uma roda central boba do tipo caster. Para a detecção da linha, foi utilizado 5 sensores com os quais é realizado a detecção do estado de posição do robô perante a linha, gerando assim um valor de erro o qual o intuito é anular utilizando um controlador PID para o controle dos motores. Dessa forma, o projeto consistiu em realizar a otimização dos parâmetros Kp, Ki e Kd do controlador PID e também da velocidade base do robô utilizando um AG (algoritmo genético). Mais informações sobre o projeto e a implementação são explicados na apresentação em vídeo abaixo.
Aperte na imagem para ser redirecionado ao vídeo!
Os requisitos para conseguir compilar e executar as implementações são:
- CMake Version 2.6
- C11 Standard Version
- Coppelia Sim
- Siga o seguinte tutorial de instalação do CMake: https://howtoinstall.co/pt/ubuntu/xenial/cmake
- Site para download do software de simulação: https://www.coppeliarobotics.com/ .Baixe a versão EDU, extraia a pasta CoppeliaSim_Edu_V4_0_0_Ubuntu16_04, entre nela e execute o shell script para inicializar a simulação:
username@user-computer:~/CoppeliaSim_Edu_V4_0_0_Ubuntu16_04$ ./coppeliaSim.sh A organização atual do repositório segue a seguinte estrutura:
- include : diretório em que fica os aquivos .h das classes implementadas.
- build : diretório de configuração de ambiente onde se encontra os arquivos gerados pelo CMake, como o exectável binário.
- src : diretório em que fica os arquivos .cpp de implementação dos métodos das classes e arquivo main.cpp.
- Simulação_CoppeliaSim : diretório utilizado para armazenar a simulaçao do Coppelia.
- remoteAPI : diretório que armazena arquivos relacionados a configuração da API remota de interface de comunicação de C/C++ com a simulação.
- checkpoints : diretório utilizado para salvar checkpoints do algoritmo genético, salvando os indivíduos sobreviventes para cada geração em uma linha do arquivo txt, salvando também o fitness do melhor indivíduo e também o fitness médio da população daquela geração nas últimas duas linhas.
- Clone o repositório crie a pasta build, onde ficará os arquivos de configuração CMake:
username@user-computer:~$ cd Seguidor_de_Linha_Evolutivo/ && mkdir build- Entre na pasta build:
username@user-computer:~$ cd Seguidor_de_Linha_Evolutivo/build- Execute o comando cmake para configurar o ambiente:
username@user-computer:~/Open_2020/build$ cmake ..- Chame o make para compilar:
username@user-computer:~/Open_2020/build$ make-
Abra a simulação Seguidor_Cenário.ttt no CoppeliaSim
-
Aperte em START/RESUME para iniciar a simulação
-
O arquivo executável gerado ao compilar se chama Executable.exe, para executá-lo (estando na /build ) faça:
username@user-computer:~/Open_2020/build$ ./Executable- Dessa forma o AG irá rodar da geração 0 inicializando so indíviduos aleatoriamente, para começar de uma certa geração faça:
username@user-computer:~/Open_2020/build$ ./Executable ../checkpoints/geracao10.txt 11- Assim seria iniciado da geração 11 lendo os indivíduos gerados na geração 10
Em poucas gerações já houve uma nítida evolução dos indivíduos:
- Aplicar conceitos de hereditariedade a fim de tentar gerar uma maior grantia que os melhores indivíduos de cada geração irá manter suas pontuações. A hereditariedade traz mais robustez para sistemas ruídosos como é o caso de robôs