checked off the todo things. Fixed the table and added some graphs and explanation...
authorMart Lubbers <mart@martlubbers.net>
Mon, 21 Dec 2015 10:39:41 +0000 (11:39 +0100)
committerMart Lubbers <mart@martlubbers.net>
Mon, 21 Dec 2015 10:39:41 +0000 (11:39 +0100)
marsrover/document/preamble.tex
marsrover/document/requirements.tex
marsrover/document/robot.tex
marsrover/document/todo.txt

index d9442c7..64b86e6 100644 (file)
@@ -9,8 +9,10 @@
 \usepackage{multirow} % For multirow tables
 \usepackage{tabu} % For nicer automatic spanning tables
 \usepackage{float} % For better table and figure placement
+\usepackage[all]{xypic} % For nice diagrams
 
-\title{MarsRover proposal}
+\title{Autonomous sequentional mission execution on Mars with a multi-brick
+\textsc{lego}$^{\small\textcopyright}$ robot.}
 \author{Natanael Adityasatria (s4417992)\and Mart Lubbers (s4109503)}
 \date{\today}
 
index 70c1d23..a47aac9 100644 (file)
@@ -1,17 +1,23 @@
 \section{Requirements}
-
-The requirement prioritization is ordered following the MoSCoW prioritization method. The MoSCoW approach originated from the RAD methodology~\cite{clegg_case_1994}. MoSCoW is used to sort the MarsRover features into priority order based on the importance. In this way, the developers are able to understand what feature is essential to be done. The term MoSCoW itself is an acronym derived from the first letter of each of four prioritization categories (Must have, Should have, Could have, and Would like but won't get). The first letters are used to descibe the priority in the following table:
+The requirements are is ordered following the MoSCoW prioritization method. The
+MoSCoW approach originated from the RAD methodology~\cite{clegg_case_1994}.
+MoSCoW is used to sort the MarsRover features into priority order based on the
+importance. In this way, the developers are able to understand what feature is
+essential to be done. The term MoSCoW itself is an acronym derived from the
+first letter of each of four prioritization categories (Must have, Should have,
+Could have, and Would like but won't get). The first letters are used in the
+first column of \autoref{tab:req} to describe the priority of the requirements.
 
 \begin{longtabu}to \linewidth{llX}
        \toprule 
        \rowfont\bfseries Code & Priority & Description\\
        \midrule
        \endhead%
-       \\\midrule
+       \midrule
        \multicolumn{3}{c}{\ldots}\\
        \bottomrule
        \endfoot%
-       \\ \bottomrule
+       \bottomrule\\\caption{Requirements list}\label{tab:req}
        \endlastfoot%
 
        \multicolumn{3}{l}{Functional requirements}\\
@@ -41,5 +47,4 @@ The requirement prioritization is ordered following the MoSCoW prioritization me
        NR4 & \textsc{S} & Be able to cope with lesser sensor data.\\
        NR5 & \textsc{C} & If due bugs the sensors do not boot up the robot
                should restart the program.\\
-       \midrule\midrule
 \end{longtabu}
index 4fbaf5b..bf0d685 100644 (file)
 \subsubsection{Producer-Consumer}
 Ultimately we want to only program one robot. The fact that the one robot
 contains multiple control bricks is something that needs to be abstracted away
-from. As will be discussed in Section~\ref{sec:mapping} the first brick, from
-now on \emph{Consumer}, has the direct control over all the motors. However the
-second brick, from now on \emph{Producer}, controls no motors. Both the
+from following a low level paradigm called \emph{producer-consumer}. As will be
+discussed in Section~\ref{sec:mapping} the first brick, from now on
+\emph{Consumer}, has the direct control over all the motors. However the second
+brick, from now on \emph{Producer}, controls no motors. Both the
 \emph{Consumer} and the \emph{Producer} control $4$ sensors. Because of this
 configuration the \emph{Producer} only needs to send its sensor data to the
 \emph{Consumer}. There is no need to communicate anything back since the
 \emph{Producer} can not respond in any physical way. An option could be to
 distribute the processing power but due to the strength of the bricks and the
-limitation of the bluetooth this is very hard or even impossible to achieve.
+limitation of the Bluetooth this is very hard or even impossible to achieve.
+
+The \emph{producer-consumer} paradigm always requires to certain parameters to
+be set. It could very well be the case that the \emph{Producer} produces more
+then the \emph{Consumer} can process. There are several strategies one could
+use.  For example we could send the sensor data from the \emph{Producer} all
+the time, even when there are no updates. Since all communication happens via
+Bluetooth it could be the case that the bandwidth is not high enough and
+reading are queued and therefore reach the \emph{Consumer} too late. Another
+approach would be to only send the differences in sensor values. In this way we
+limit the needed bandwidth and still the \emph{Producer} can send its data
+immediately without having to queue a lot.  To keep the \emph{Producer} as dumb
+as possible we do all the interpretation of the sensor values on the
+\emph{Consumer}.
+
+All of this combined leads to the visualization of the low level architecture
+as seen in \autoref{fig:arch}
+
+\begin{figure}[H]
+       \centering
+       $\xymatrix@C=.5pc@R=1pc{
+                       *+[F]{\text{front-ultra}}\ar[ddr]
+                       & *+[F]{\text{color}}\ar[dd]
+                       & *+[F]{\text{left-touch}}\ar[ddl]
+                       & *+[F]{\text{right-touch}}\ar[ddll]
+                       & *+[F]{\text{left-light}}\ar[ddrr]
+                       & *+[F]{\text{right-light}}\ar[ddr]
+                       & *+[F]{\text{back-ultra}}\ar[dd]
+                       & *+[F]{\text{gyro}}\ar[ddl]\\\\
+                       & *+[F]{\text{producer}}\ar[rrrrr]^{\text{Bluetooth}}
+                       & & & & & *+[F]{\text{consumer}}\ar[ddl]\ar[dd]\ar[ddr]\\\\
+                       & & & & & *+[F]{\text{left-motor}}
+                       & *+[F]{\text{right-motor}}
+                       & *+[F]{\text{meas-motor}}
+       }$
+       \caption{Low level robot architecture visualizing data flow}\label{fig:arch}
+\end{figure}
 
 \subsubsection{Subsumption}
 As the higher level architecture we use a slightly adapted version of the
 subsumption architecture first described by Brooks~\cite{brooks_robust_1986}.
+
+In the subsumption behaviour there is an arbitrator and several behaviours. A
+behaviour is a class that contains three functionalities.
+\begin{itemize}
+       \item \texttt{takeControl} is the function that is called every cycle
+               to determine which behaviour wants to be in control. The
+               execution of the function should always be very fast to make
+               sure behaviours can get control as soon as possible if they
+               need to.
+       \item \texttt{action} is the function that runs after the behaviour is
+               set to be active. The action function must be suppressible at
+               all times within a very short time period. In this way a
+               behaviour can be interrupted by a more important behaviour. When an
+               action stops it should always stop the robot in a \emph{safe} position.
+       \item \texttt{suppress} is the function that is called when a behaviour
+               becomes active while some other behaviour was active before.
+               When it is called the \texttt{action} function of the old
+               behaviour should terminate as soon as possible.
+\end{itemize}
+
+The basic architecture is visualized in \autoref{fig:sub} where the behaviour
+with the lowest number has the highest priority and thus gets control over the
+actuators when asked for.
+
+\begin{figure}[H]
+       \centering
+       $\xymatrix{
+                       & *+[F]{b_n}\ar[r] & \ar[d]\\
+                       & *+[F]{b_{\ldots}}\ar[rr] & & \ar[d]\\
+                       & *+[F]{b_2}\ar[rrr] & & & \ar[d]\\
+                       *+[F]{\text{Sensors}}\ar[uuur]\ar[uur]\ar[ur]\ar[r]
+                       & *+[F]{b_1}\ar[rrrr] & & & & *+[F]{\text{actuators}}
+       }$
+       \caption{Subsumption architecture}\label{fig:sub}
+\end{figure}
+
+
 We use the pre-implemented architecture from the \emph{LeJOS} where with the
-use of a \texttt{suppressed} flag in every behaviour we can start and interrupt
-the behaviour. Our version is a little bit adapted from the original
-subsumption behaviour because in our implementation the robot can finish the
-designated task even if the behaviour does not want control anymore. For
-example when the left light sensor detects that the robot is driving of the
-planet a right turn of $90$ degrees may be initiated. This right turn will be
-completed even when the left light sensor is not detecting a dangerous value.
-The suppressed flag can take three states. \texttt{IDLE}, \texttt{IN\_ACTION}
-and \texttt{SUPPRESSED}. By default all behaviours have the \texttt{IDLE}
-state. When a behaviour is started the state will change to \texttt{IN\_ACTION}
-and when a behaviour finished the state will be reset to \texttt{IDLE}. When a
-behaviour needs to be interrupted the state is set to \texttt{SUPPRESSED} and
-since the behaviour is always monitoring the state it will shutdown as soon as
-possible and reset the state.
+use of a \texttt{suppressed} flag in every behaviour. The \texttt{suppressed}
+variable is a flag that is set when \texttt{suppress} is called and the
+\texttt{action} function will monitor said variable to be able to stop when it
+is suppressed. To be able to let the robot finish some critical actions (eg.\
+turning a specific number of degrees) we need some changes to the standard
+architecture. More concretely we change the standard \texttt{suppressed}
+boolean to a three state variable.
+
+When such a task is started and said behaviour does not ask for control the
+behaviour can still finish if it is not interrupted. For example when the left
+light sensor detects that the robot is driving of the planet a right turn of
+$90$ degrees may be initiated. This right turn will be completed even when the
+left light sensor is not detecting a dangerous value.  The suppressed flag can
+take three states. \texttt{IDLE}, \texttt{IN\_ACTION} and \texttt{SUPPRESSED}.
+By default all behaviours have the \texttt{IDLE} state. When a behaviour is
+started the state will change to \texttt{IN\_ACTION} and when a behaviour
+finished the state will be reset to \texttt{IDLE}. When a behaviour needs to be
+interrupted the state is set to \texttt{SUPPRESSED} and since the behaviour is
+always monitoring the state it will shutdown as soon as possible and reset the
+state.
+
+Since the task of the robot is to perform certain missions in sequence we also
+added a special kind of behaviour to the standard architecture. This behaviour,
+from now on \emph{Shutdownbehaviour}, is a behaviour has a special
+\texttt{takeControl} function. This function returns true when the end
+condition of the mission occurs and the action will stop the arbitrator. The
+main control loop of the program will then setup a new arbitrator to perform a
+new mission.
 
 \subsection{Mapping of the sensors and actuators}\label{sec:mapping}
+For the first proposal we were required to opt for a mapping for the sensors.
+After some discussion the initial proposed mapping also became the final
+mapping of actuators and sensors because of the reasons explained below.
+
 The actuators are all plugged into the \emph{Consumer} to achieve the maximum
 safety in case the \emph{Bluetooth} connection fails between the
 \emph{Consumer} and the \emph{Producer} and one of the actuators is moving.
@@ -68,10 +160,10 @@ mapping is described in \autoref{tab:mapping}.
                        & Gyro sensor & Right touch sensor\\
                \bottomrule
        \end{tabular}
-       \caption{Proposed mapping of the sensors and actuators}\label{tab:mapping}
+       \caption{Mapping of the sensors and actuators}\label{tab:mapping}
 \end{table}
 
 \subsection{Domain Specific Language}
 
 
-\subsection{Code Structure}
\ No newline at end of file
+\subsection{Code Structure}
index ba7cdcc..e3512ee 100644 (file)
@@ -1,11 +1,7 @@
                1. Requirements
-adit           Explain Moscow
-mart           Fix table
-               
+done i think
                2. Robot
 mart           Tools
-mart           Subsumption add nice graph
-mart           Sensor mapping explain that it was our proposal and now is final
                        
 adit           DSL description
 adit           Code structure, what do we generate?