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Maurizio Piaggio - Seconda Scuola Italiana RoboCup, Roma 1999 1

Seconda Scuola Italiana RoboCupSeconda Scuola Italiana RoboCup

Maurizio Maurizio PiaggioPiaggio

D.I.S.T - University of Genoa, Italy

ETHNOS-IVUn ambiente di programmazione

distribuito per Sistemi Robotici Multipli


■■ HEIRHEIR

■■ PropriètàPropriètà dell’ambientedell’ambiente didi programmazioneprogrammazione

■■ ETHNOSETHNOS

■■ RisultatiRisultati SperimentaliSperimentali

SommarioSommario


SD

R

KB

S S

S

SS

D1

D

D2

D3

DD

DD

D

R

R

R

R

R

R

R

R

REAL WORLD

Il Modello Cognitivo HEIRIl Modello Cognitivo HEIR


GliGli EspertiEsperti

■■ Tipo di attività cognitivaTipo di attività cognitiva

■■ VincoliVincoli TemporaliTemporali

■■ Tipo di dati gestitiTipo di dati gestiti

■■ DurataDurata


ClassiClassi didi EspertiEsperti

■■ SimboliciSimbolici–– unauna base base didi datidati comunecomune

–– ragionamentoragionamento simbolicosimbolico

–– non-real timenon-real time

■■ DiagrammaticiDiagrammatici–– moltemolte iconeicone, , rappresentazionirappresentazioni diagrammatichediagrammatiche

–– ragionamento analogicoragionamento analogico

–– soft real-time, any-timesoft real-time, any-time

■■ ReattiviReattivi–– pocapoca rappresentazionerappresentazione ( (statistati interniinterni))

–– interazioniinterazioni frequentifrequenti

–– hard real-time (hard real-time (brevebreve duratadurata))


ETHNOS - ProprietàETHNOS - Proprietà

■■ Integrazione automatica di diversi componentiIntegrazione automatica di diversi componenti

■■ Supporto per l’esecuzione in tempo realeSupporto per l’esecuzione in tempo reale

■■ Supporto per l’analisi per il Supporto per l’analisi per il RealReal-time-time

■■ Supporto per la comunicazione trasparente in rete tra robot eSupporto per la comunicazione trasparente in rete tra robot econ l’ambientecon l’ambiente


Flessibilità Flessibilità e e RiconfigurabilitàRiconfigurabilità

ETHNOS

PositoningDLPS

Navigator

ETHNOS

PositoningOdometry

Navigator

In ROOM A In ROOM B


■■ Posix Posix RT (RT (LinuxLinux Red Hat 5.2 o Red Hat 5.2 o equivalenteequivalente))

■■ Object Oriented DesignObject Oriented Design

■■ LinguaggioLinguaggio C++ C++

■■ Interfaccia diInterfaccia di ProgrammazioneProgrammazione ETHNOS ETHNOS–– C++ APIC++ API

–– SottoinsiemeSottoinsieme API in Java API in Java

L’ambiente ETHNOSL’ambiente ETHNOS


■■ DistribuzioneDistribuzione delladella ComputationaComputationa

■■ ComunicazioneComunicazione

■■ IntegrazioneIntegrazione Software Software

■■ SchedulazioneSchedulazione eded analisianalisi Real-time Real-time

Supporto fornito da ETHNOSSupporto fornito da ETHNOS


Architettura di Riferimento ETHNOSArchitettura di Riferimento ETHNOS

SM

DMM

S & D

WORLD

•Componenti (Kernel)•Esperti•Rappresentazioni Condivise


Distribuzione della ComputazioneDistribuzione della Computazione

Comunicazione Client Server (TCP-IP)

S

DR DRDR


Distribuzione della ComputazioneDistribuzione della Computazione

Comunicazione a Club (EEUDP - Broadcast)

DR

S

DS

R

SD

R


Distribuzione dellaDistribuzione della ComputazioneComputazione

Comunicazione su Field Bus (Echelon)

S

DR DR

S

D

S


■■ ComunicazioneComunicazione Inter-Layer Inter-Layer–– ProtocolloProtocollo a a messaggimessaggi Publish/Subscribe Publish/Subscribe

–– ((AddRequestAddRequest,, AddLocalRequest AddLocalRequest, , ShareMsgShareMsg))

Comunicazione (EIE Comunicazione (EIE ProtocolProtocol))


■■ ComunicazioneComunicazione Intra-Layer Intra-Layer–– Memorie CondiviseMemorie Condivise

–– ((CreatoriCreatori e e UtentiUtenti,Control ,Control sull’accessosull’accesso,,controllocontrollobasato su messaggibasato su messaggi))

–– Expert Service AccessExpert Service Access

–– ((definizionedefinizione didi servizioservizio,,accesso accesso a a servizioservizio,,riconfigurazionericonfigurazione automaticaautomatica))

Comunicazione (EIE Comunicazione (EIE ProtocolProtocol))


GerarchiaGerarchia didi ClassiClassi didi EspertiEsperti

Expert

SymbolicExpert

DiagrammaticExpert

ReactiveExpert


Gerarchia di Classi di EspertiGerarchia di Classi di Esperti

Class Localiser: public ETPeriodicExpert

{

Localiser (int frequency, int execution time);

~Localiser();

Init(); //user defined

Close(); //user defined

DoYourDuty(); //user defined

};

ETExpert

ETPeriodicExpert ETAperiodicExpert ETBackgroundExpert


Real-TimeReal-Time

■ Supporto– integrazione trasparente con Scheduler RT Posix

– Esperti <=> threads

– Rate Monotonic scheduling o non-preemptive EDFscheduling

– Sincronizzazione su Memoria condivisa

– attivazione e sospensione basata su EIEP

– Tesi di Scheduling


Risultati SperimentaliRisultati Sperimentali

■■ Pentium 100 Pentium 100 MhzMhz

–– CSTE = 17 CSTE = 17 µµs/expert (11 s/expert (11 µµs overhead s overhead susuLinuxLinux))

–– 0.44 % 0.44 % risorse risorse per per lolo scheduling (7 scheduling (7 espertiesperti at at40Hz)40Hz)

– EMDRE (esperti) = 3.32 µs + 13.75 µs *esperti

– EAL (Expert Activation Latency) = 82 µs +EMDRE



CSTE - Context Switch Time per Expert



EMDE - EIEP msg distribution per Expert



EMDRE - msg distribution per Receiving Expert


■■ LabmateLabmate, Pioneer, Snoopy, Pioneer, Snoopy




■ Mostre ed Esibizioni– Salone Formula 1997– Museo 1998– Salone Formula 1998

■ Service Applications– Ospedale 1999

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