Simulated environment for robotic soccer agents

Abstract

O teste de algoritmos na área da robótica pode ser uma tarefa difícil, especialmente se o teste envolver múltipos robots. Neste contexto o uso de um simulador torna-se uma ferramenta importante no teste de algoritmos pois permite ultrapassar algumas limitações e oferece várias vantagens. CAMBADA é a equipa de futebol robótico da liga de tamanho médio da Universidade de Aveiro, Portugal. A equipa está familiarizada com as limitações do uso de robots reais para o teste de algoritmos. Devido a isso o simulador criado pela equipa Brainstormers Tribots foi adaptado para prover um ambiente de simulação ao software CAMBADA e estava em uso aquando do início desta dissertação. O simulador oferecia pouca flexibilidade na modelação dos robots que resultava em comportamentos imprecisos, oferecia também reduzida interacção com a simulação. O objectivo desta dissertação é criar um ambiente de simulação para agentes em futebol robótico com a intenção de melhorar o ambiente de simulação da equipa CAMBADA. O simulador deve ser capaz de simular dinâmica de objectos a três dimensões, sensores e actuadores ao mesmo tempo que oferece visualização do mundo e a possibilidade de interagir com a simulação. Da pesquisa realizada sobre simuladores robóticos o simulador Gazebo respeitava os nossos requisitos e foi escolhido para código base do nosso simulador. Para criar um ambiente simulado adequado à equipa CAMBADA alguns componentes do Gazebo foram alterados e novos sensores e actuadores virtuais foram desenvolvidos. Vários componentes do software CAMBADA tiveram que sofrer alterações de modo a suportar um ambiente simulado. O robot virtual foi modelado de modo a assemelhar-se com o robot real com o objectivo de obter comportamentos mais precisos. O simulador desenvolvido substituiu a solução anteriormente criada pela equipa CAMBADA e foi usado nos testes de preparação para a participação da equipa no RoboCup 2010 em Singapura onde deu o seu contributo na obtenção do terceiro lugar.

In the field of robotics, testing algorithms with the real robots can be a di cult task, specially if the test involves more than one robot. In this context a simulator is an important tool for testing algorithms because it helps overcome some limitation and o ers several advantages. CAMBADA is the RoboCup MSL soccer team of the University of Aveiro, Portugal. The team is familiar with the limitations of using the real robots for testing algorithms. Therefore, a simulator created by the Brainstormers Tribots team was adapted to provide a simulated environment for their software and was used for testing at the time of the beginning of this thesis. The simulator offered low flexibility on the modeling of the robots from which resulted inaccurate behaviors, it also o ered reduced interaction with the simulation. The purpose of this thesis is to create a simulation environment for robotic soccer agents with the intention of improving the simulated environment for the CAMBADA team. The simulation must provide three-dimensional dynamics of objects, be capable of simulating sensors and actuators, allow the visualization of the simulation and provide interaction with the simulation. From the conducted survey about robotic simulators, the simulator Gazebo complied with our requirements and was chosen to provide the code base for our simulator. To create an adequate simulation environment for the CAMBADA team some components of Gazebo were modi ed and new sensors and actuator were developed. Several components of the CAMBADA software had to be modified to support the simulated environment. The virtual robot was modeled to resemble the real robot to provide more accurate behaviors. The developed simulator substituted the previous solution created by CAMBADA team and was used in the preparation tests for the participation in the RoboCup 2010 in Singapore where it contributed to obtain of the third-place.