Rodrigo Muñoz González

CIS1130SD04

Protocolo de Pruebas de Acciones Cooperativas para robots futbolistas - ProPAC

Rodrigo Muñoz González

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

FACULTAD DE INGENIERIA

CARRERA DE INGENIERIA DE SISTEMAS

BOGOTÁ D.C.

2011

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación

CIS1130SD04

Protocolo de Pruebas de Acciones Cooperativas para robots futbolistas - ProPAC

Autor:

Rodrigo Muñoz González

MEMORIA DEL TRABAJO DE GRADO REALIZADO PARA CUMPLIR UNO DE LOS

REQUISITOS PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO DE SISTEMAS

Director:

Ingeniero Julián Mauricio Ángel

Página web del Trabajo de Grado:

http://pegasus.javeriana.edu.co/~CIS1130SD04/




BOGOTA D.C.

Diciembre, 2011

http://pegasus.javeriana.edu.co/~CIS1130SD04/





Rector Magnifico

Joaquín Emilio Sánchez García S.J.

Decano Académico Facultad de Ingeniería

Ingeniero Luis David Prieto Martínez

Decano del Medio Universitario Facultad de Ingeniería

Padre Sergio Bernal Restrepo S.J

Director de la Carrera de Ingeniería de Sistemas

Ingeniero César Julio Bustacara Medina

Director Departamento de Ingeniería de Sistemas

Ingeniero César Julio Bustacara Medina

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación Artículo 23 de la Resolución No. 1 de Junio de 1946

“La Universidad no se hace responsable de los conceptos emitidos por sus alumnos en sus

proyectos de grado. Sólo velará porque no se publique nada contrario al dogma y la moral

católica y porque no contengan ataques o polémicas puramente personales. Antes bien, que

se vean en ellos el anhelo de buscar la verdad y la Justicia”

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación AGRADECIMIENTOS

Agradezco a Dios por permitirme culminar esta etapa de formación académica y personal con grandes

satisfacciones. Agradezco a mi padre Fabio, mi madre Clara y mis hermanas Ivette y Camila por ser ellos

cuatro el mejor ejemplo a seguir, igualmente a toda mi familia por el apoyo incondicional. Agradezco a

mis profesores, especialmente a los ingenieros Enrique González Guerrero PhD., Julián Mauricio Ángel

MsC. y Álvaro Sebastián Miranda por depositar su confianza en mí y permitirme hacer parte del equipo

de futbol robótico Bochica, de igual manera a Andrés Téllez por ser un excelente compañero de equipo. A

Jose Luis, Nicolás y a mis compañeros de estudio por compartirme su sabiduría académica y personal,

especialmente a Oscar y Nathalia, gracias a ellos dos por ser mi soporte en los momentos difíciles y los

más cercanos en los momentos de felicidad: Para ellos dos va dedicado especialmente este Trabajo De

Grado.

Hermano, hermana: muchas gracias.


Tabla de Contenido

Tabla de Contenido ..................................................................................................................................... 6

Tabla de Gráficos ........................................................................................................................................ 8

Tabla de tablas ............................................................................................................................................ 9

1. Introducción ...................................................................................................................................... 13

2. Marco teórico .................................................................................................................................... 15

2.1. Protocolo de Pruebas ................................................................................................................. 15

2.2. Trabajos realizados en el área ................................................................................................... 15

2.3. Repeticiones y reproducción de las pruebas .............................................................................. 16

2.4. Tipos de variables ..................................................................................................................... 19

2.5. Modelo MRCC.......................................................................................................................... 21

3. Diseño protocolo de pruebas ............................................................................................................. 26

3.1. Definición de niveles de pruebas. .............................................................................................. 26

3.2. Especificación de niveles de pruebas ........................................................................................ 26

3.2.1. Nivel 1: Pruebas unitarias. ................................................................................................. 26

3.2.2. Nivel 2: Pruebas de acciones cooperativas controladas ..................................................... 30

3.2.3. Nivel 3 Pruebas de hardware soportadas por agentes en simulación ................................. 32

3.3. Diseño de escenarios para pruebas de nivel 2 y nivel 3 ............................................................. 34

3.3.1. Escenarios de prueba en contexto defensivo ..................................................................... 35

3.3.2. Escenarios de prueba en contexto ofensivo. ...................................................................... 39

4. Análisis del estado actual del modelo MRCC ................................................................................... 43

5. Análisis de estado actual del equipo Bochica .................................................................................... 46

5.1. Estado actual de los robots físicos ............................................................................................. 46

5.2. Estado actual de las herramientas de apoyo .............................................................................. 47

6. Herramientas desarrolladas y utilizadas en el marco de ProPAC ...................................................... 48

7. Ejecución del protocolo y recolección de resultados ......................................................................... 54

8. Análisis de resultados ....................................................................................................................... 57

8.1. Análisis resultados Nivel 1 ........................................................................................................ 57

8.2. Análisis resultados Nivel 2y Nivel 3 ......................................................................................... 66

9. Conclusiones ..................................................................................................................................... 69

10. Post Mortem .................................................................................................................................. 71

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación 11. Anexos .......................................................................................................................................... 73

12. Referencias y bibliografía ............................................................................................................. 96


Tabla de Gráficos

Imagen 1 Esquema de relación entre variables Independientes, Dependientes e Intervinientes. [8] ........ 20

Imagen 2 Capas Modelo MRCC ............................................................................................................... 23

Imagen 3 Simulador Multi-Robot con agentes. ......................................................................................... 44

Imagen 4 Simulador GrSim [19] ............................................................................................................... 49

Imagen 5 Visualizador Agentes Bochica .................................................................................................. 51

Imagen 6 Primera parte Visualizador Estado Agentes Bochica ................................................................ 52

Imagen 7 Segunda parte Visualizador Estado Agentes Bochica ............................................................... 53

Imagen 8 Sistema SSL Vision [24] y Sistema GRSim [19] ..................................................................... 55

Imagen 9 Unificación en el visualizador de los sistemas SSL [24] y GrSim [19] ..................................... 56

Imagen 10 Imagen capturada por el sistema SSL Vision[24] ................................................................... 57

Imagen 11 Interpretación del sistema de las imágenes capturadas por cámara ........................................ 58

Imagen 12 Comparación Velocidades LARC vs. ROBOCUP .................................................................. 61

Imagen 13 Cantidad de pruebas segun su desplazamiento robots LARC ................................................. 62

Imagen 14 Relación número de pruebas efectivas robots LARC ............................................................. 62

Imagen 15 Distribución de tiempo según tipo de desplazamiento robots LARC ..................................... 63

Imagen 16 Cantidad de pruebas según su desplazamiento robots ROBOCUP .......................................... 64

Imagen 17 Relación de numero de pruebas y efectividad robots ROBOCUP .......................................... 64

Imagen 18 Distribución de tiempo según tipo de desplazamiento robots ROBOCUP ............................. 65

Imagen 19 Visualización donde se evidencia la imposibilidad de conformar la micro sociedad .............. 67

Imagen 20 Visualización donde se evidencia la imposibilidad de conformar la micro sociedad 2 ........... 67

Imagen 21 Visualización donde se evidencia la imposibilidad de conformar la micro sociedad 3 ........... 68


Tabla de tablas

Tabla 1 Equivalencias entre distancias del sistema MRCC y centímetros ............................................... 28

Tabla 2 Definición de escenario defensivo 1 ........................................................................................... 36

Tabla 3 Definición de escenario defensivo 2 ............................................................................................ 36

Tabla 4 Definición de escenario defensivo 3 ........................................................................................... 36


Tabla 6 Definición de Escenario defensivo 5 ............................................................................................ 37




Tabla 10 Definición de escenario defensivo 9 .......................................................................................... 38

Tabla 11 Definición de escenario defensivo 10 ........................................................................................ 38


Tabla 13 Definición de escenario defensivo 12 ....................................................................................... 38




Tabla 17 Definición de escenario ofensivo 1 ............................................................................................ 40



Tabla 20 Definición de escenario ofensivo 4 ........................................................................................... 41



Tabla 23 Definición de escenario ofensivo 7 ........................................................................................... 41


Tabla 25 Características de las baterías a lo largo de las pruebas .............................................................. 58

Tabla 26 Velocidades promedio de los desplazamientos de los robots (Categoría LARC2010) ............... 59

Tabla 27 Velocidades promedio de los desplazamientos de los robots (Categoría Robocup 2011) ......... 60

Tabla 28 Semanas asignadas por fase metodológica antes de iniciar ProPAC .......................................... 71

Tabla 29 Semanas empleadas por fase metodológica durante el desarrollo de ProPAC............................ 71


ABSTRACT

Pontificia Universidad Javeriana‟s robotic soccer team, Bochica, has attended two international

competitions, with this experience Bochica has expanded and debugged its base model, the MRCC model.

Most of the MRCC model features, tested at the level of simulation, and its results, have been very

different to the results of the tests at the level of physical robots. This test protocol provides a compilation

of designed tests and its execution results to find the causes of this problem and find out a solution.

RESUMEN

El equipo de fútbol robótico Bochica, de la Pontificia Universidad Javeriana, ha tenido dos experiencias

de competencia a nivel internacional, con esto ha logrado ampliar y depurar el modelo sobre el cual

funciona, el modelo MRCC. Gran parte de las funcionalidades del modelo MRCC que se han probado a

nivel de simulación han tenido resultados diferentes de los resultados de las pruebas ejecutadas a nivel de

los robots físicos. Este protocolo de pruebas entrega un compilado de pruebas diseñadas y los datos

recolectados de su ejecución para encontrar las causas de este problema y encontrar su solución.


RESUMEN EJECUTIVO

El equipo de futbol robótico Bochica, de la Pontificia Universidad Javeriana, ha venido evolucionando en

los aspectos electrónicos e informáticos desde sus inicios, pasando un par de competencias a nivel

internacional hasta llegar al punto de buscar y aportar mejoras al modelo de robótica cooperativa. Este

modelo de robótica cooperativa funciona bajo los lineamientos y las capacidades del modelo MRCC

(Multi-Resolution Coperative Control) [22], el cual ha venido evolucionando de la mano con las

plataformas robóticas físicas que ejecutan las acciones de este modelo. La mayoría de las funcionalidades

del modelo MRCC que han sido probadas a nivel de simulación presentan resultados considerablemente

diferentes con los resultados de las funcionalidades probadas en ejecución física a nivel de las plataformas

robóticas. El interés de este modelo (MRCC) es ganar terreno en el ámbito de la generación de las micro

sociedades, lastimosamente con la diferencia en resultados de los dos tipos de ejecución (simulación y

robots físicos) se ha perdido terreno. Este protocolo de pruebas, ProPAC, se encargó de diseñar pruebas

exhaustivas que analizaron factores relevantes que influyeron directa, e indirectamente, en las dos

ejecuciones. Como punto de comparación para las pruebas realizadas se tuvieron en cuenta los datos

recolectados por las pruebas del trabajo realizado por Diego Castillo y Sebastián Plata [6] referente a la

conformación de las acciones cooperativas.

El proceso de diseño de las pruebas a ejecutar estuvo enfocado, en primera medida, al funcionamiento

individual de los robots físicos teniendo en cuenta que al momento de diseñar el protocolo ProPAC se

contaba con dos generaciones de robots, los participantes en el LARC2010 y los participantes en

ROBOCUP2011, mediante estas pruebas individuales se pudo determinar que generación fué la más apta

para realizar las pruebas que involucraban más de un robot. El segundo elemento clave para este

protocolo era evaluar las acciones cooperativas en ambientes controlados y en ambiente de competencia,

lastimosamente no fue posible realizar las pruebas en competencia que se tenían planeadas por

inconvenientes relacionados con el LARC2011 realizado en la ciudad de Bogotá, específicamente por

falta de equipos participantes. El proceso de diseño de pruebas estuvo soportado por un diseño de

escenarios que garantizarían la selección de escenarios relevantes y que aseguraran la repetición y el

control de las pruebas diseñadas.

Una vez realizado el diseño de las pruebas a ejecutar se procedió a realizar un análisis del estado actual

del modelo MRCC y de las herramientas existentes que pudieran prestar apoyo a la recolección y el

procesamiento de los datos que arrojarían la ejecución de las pruebas previamente diseñadas, fue

necesario incluso el desarrollo de otras herramientas que sin duda alguna apoyaron el proceso de

ejecución del protocolo de pruebas y la recolección de los datos. Simultáneamente a este análisis del

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación modelo MRCC se realizó un análisis del estado actual de los robots físicos que arrojo resultados adversos

para el propósito de algunas pruebas, específicamente pruebas relacionadas con el pateo de la pelota por

parte de los robots.

La ejecución de las pruebas se realizó sin inconvenientes que representaran un obstáculo para el protocolo

en sí, la interoperabilidad y compatibilidad de las herramientas existentes relacionadas con el sistema de

visión y el sistema de simulación permitió incluso el diseño de escenarios de pruebas que en algún

momento fueron complicados de diseñar por la falta de robots físicos. El proceso de recolección de los

datos arrojados por la ejecución de las pruebas fue un proceso mecánico que, gracias al diseño y el buen

desempeño de las herramientas desarrolladas en el marco del protocolo ProPAC, se facilito y se hizo más

efectivo a medida que se realizaban más pruebas. El análisis de las pruebas, y los cambios emergentes que

fueron necesarios realizar entre un nivel y otro de pruebas, permitió establecer las causas que generaban

resultados diferentes en ambos casos, el de simulación y el de ejecución en las plataformas físicas.

Las conclusiones que arrojo el protocolo de pruebas ProPAC muestran que las herramientas que se

estaban utilizando para visualizar las simulaciones condicionaban el modelo, generando de forma directa

un punto de diferencia muy marcado comparado con las ejecuciones en los robots físicos, a demás de

evidenciar la necesidad de trabajar fuertemente en el aspecto de la velocidad de los robots. Este protocolo

de pruebas se perfila como una poderosa herramienta que puede ser adoptada por los trabajos futuros que

aborden esta temática, por ser un protocolo diseñado de forma meticulosa permite agregar nuevos

elementos para ser evaluados.


1. Introducción

El protocolo de pruebas de acciones cooperativas para robots futbolistas, ProPAC, se encuentra dentro del

marco del modelo MRCC (Multi-Resolution Coperative Control) [22] y del modelo de robótica

cooperativa, temas que trabajan los grupos de investigación SIDRe y Takina de la Pontificia Universidad

Javeriana mediante los sistemas multiagentes y la inteligencia artificial. A lo largo de aproximadamente 7

años se han venido desarrollando varios trabajos de grado enfocados al modelo MRCC generando

análisis, mejoras y extensiones.

La aplicación práctica que se ha escogido para probar el modelo de robótica cooperativa basada en

MRCC es el fútbol robótico, específicamente la categoría “Small Size League” [13] de Robocup,

aplicación que tiene muchas ventajas a la hora de probar las funcionalidades del modelo, su

comportamiento y su efectividad. La mayoría de las funcionalidades que se han desarrollado para el

MRCC han pasado por un proceso de pruebas en simulación que ha facilitado su depuración. La

Pontificia Universidad Javeriana cuenta en la actualidad con un equipo de futbol robótico inscrito en esta

categoría llamado Bochica, el cual ha participado en dos certámenes internacionales, Campeonato

Latinoamericano de futbol robótico LARC 2010 desarrollado en Sao Paulo, Brasil, y el Mundial de

Futbol Robótico ROBOCUP 2011 desarrollado en Estambul, Turquía, en estas competencias se observó

que el comportamiento de las acciones cooperativas ejecutadas por los robots físicos presentaban

diferencias con el comportamiento de las acciones cooperativas ejecutadas en simulación.

ProPAC está orientado a ejecutar pruebas de manera exhaustiva para identificar los elementos que

generan estas diferencias entre la ejecución simulada y la ejecución en los robots físicos. El trabajo de

Sebastián Plata y Diego Castillo “Modelo de gestión de formaciones que amplía el modelo de control de

cooperación basado en Multi resolución MRCC” [6] contiene un número significativo de resultados de

pruebas en simulación realizadas a las acciones cooperativas, estas arrojaron datos relevantes acerca de la

gestión y el comportamiento de las micro sociedades del modelo MRCC, por lo tanto fue escogido como

el punto de referencia de las pruebas y comparación de los datos obtenidos en las pruebas y su posterior

análisis.

El análisis que se realice a los datos recolectados de las pruebas de ProPAC será el insumo necesario para

determinar los cambios a realizar a nivel de código en la capa de micro sociedades del modelo MRCC.

Visto de esta manera este trabajo realizará una depuración al modelo MRCC, pero esta, vez orientado al

funcionamiento de los robots físicos que ejecutan las acciones cooperativas.

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación En síntesis, basado en la siguiente definición de protocolo de pruebas: “Es un programa sistemático de

verificación e inspección aplicado por una organización para el control de la calidad de la tecnología y

operación de un equipo, proceso o servicio, así como sus condiciones de seguridad y confiabilidad, en el

cual la autoridad competente emitirá un dictamen al concluir la prueba.”[1] Se puede formular una

definición adaptada de lo que será el Protocolo de Pruebas de Acciones Cooperativas para Robots

Futbolistas, ProPAC: “Es un programa sistemático de verificación e inspección, aplicado inicialmente

por el titular de este trabajo de grado, a la ejecución de acciones cooperativas en un equipo de robots de

5 jugadores, así como sus condiciones de confiabilidad. Los resultados de este protocolo servirán como

insumo para comprender, y en un escenario positivo realizar mejoras a, la gestión de micro sociedades

al interior del modelo MRCC.”


2. Marco teórico

En este capítulo se presentaran los fundamentos teóricos necesarios para la elaboración de los elementos

correspondientes a las cinco fases del protocolo y para el entendimiento del funcionamiento de los

mecanismos sobre los cuales operara el ProPAC.

2.1. Protocolo de Pruebas

Se puede definir un protocolo de pruebas de la siguiente manera: “Es un programa sistemático de

verificación e inspección aplicado por una organización para el control de la calidad de la tecnología y

operación de un equipo, proceso o servicio, así como sus condiciones de seguridad y confiabilidad, en el

cual la autoridad competente emitirá un dictamen al concluir la prueba.”[1]

En el contexto que se desenvolverá el protocolo ProPAC ésta es una definición que cuenta con los

elementos necesarios y propicios para tener una idea clara del carácter protocolario de ProPAC. La

mayoría de definiciones relacionadas con protocolo de pruebas son muy similares a la expuesta en este

corto párrafo.

2.2. Trabajos realizados en el área

Entrando al campo específico de la robótica se encuentra el proyecto PATO [15] el cual ejecutó un banco

de pruebas a sus robots centrándose en primera medida en el funcionamiento individual de cada uno de

los robots (movimientos, comunicación y evaluación de funcionalidades individualidades) y en segunda

medida en pruebas orientadas a la interacción de los robots (obstáculos, seguimiento de otros robots e

incluso seguimiento de personas).

Por parte de las universidades Jaume I de Castellón, Girona y les Illes Balears, se ejecutaron pruebas a un

robot de operación submarina [16] con el fin de probar su autonomía. Las pruebas se realizaron en un

ambiente controlado con objetos identificados previamente y metas concretas. Las pruebas consistieron

en indicar al robot que debía recuperar un objeto y traerlo a la superficie.

En el caso de robots futbolistas encontramos pruebas realizadas (dentro del marco de un trabajo de grado)

a un equipo de robots f180 (categoría Small Size League) del equipo del Instituto Tecnológico Autónomo

de México [14], cabe resaltar la importancia de este trabajo ya que son robots de la misma categoría en la

que compite el equipo “Bochica” de la Pontificia Universidad Javeriana. Las pruebas realizadas en este

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación caso fueron orientadas hacia un ámbito de competencia pero con el fin de comparar estos resultados con

otros resultados del mismo equipo adquiridas en pruebas previas. En la etapa de recolección y análisis de

los datos se tuvieron en cuenta los componentes de software, los componentes físicos de los robots

(rendimiento y resistencia de los motores, capacidad de las baterías, desplazamiento de los robots) y los

resultados de los partidos que jugaron. Este trabajo sin duda es un punto de vista interesante para

ProPAC.

El equipo “Bochica” de la Pontificia Universidad Javeriana, teniendo en cuenta sus dos participaciones

internacionales (LARC2010 y ROBOCUP2011 [17]), ha realizado diversas pruebas para verificar las

funcionalidades existentes y las nuevas funcionalidades. La gran mayoría de estas pruebas se han

realizado a nivel de simulación evaluando principalmente el funcionamiento de las acciones cooperativas

y no han sido estrictas con la ejecución de las acciones en los robots físicos ni su funcionamiento

individual.

2.3. Repeticiones y reproducción de las pruebas

En el contexto de un protocolo experimental se debe hacer una clara diferenciación del tipo de muestras

que se recolectaran, es decir, establecer si se tratan de muestras probabilísticas o no probabilísticas. En

este caso, ProPAC es un protocolo que se caracteriza por dar al resultado del análisis de los datos,

arrojados en las pruebas a realizar, un alto valor y a partir de este resultado, soportado en puntos de

comparación, establecer los cambios necesarios al código del modelo MRCC en la capa de micro

sociedades.

Según Roberto Hernández Sampieri [8]: “Las muestras no probabilísticas, también llamadas muestras

dirigidas, suponen un procedimiento de selección informal. Se utilizan en diversas investigaciones

cuantitativas y cualitativas. ” [8] “Por ello para fines deductivos-cuantitativos, donde la generalización o

extrapolación de resultados hacia la población es una finalidad en sí misma, las muestras dirigidas

implican algunas desventajas. La primera es que, al no ser probabilísticas, no es posible calcular con

precisión el error estándar, es decir, no podemos calcular con qué nivel de confianza hacemos una

estimación. Esto es un grave inconveniente si consideramos que la estadística inferencial se basa en la

teoría de la probabilidad, por lo que las pruebas estadísticas en muestras no probabilísticas tienen un

valor limitado a la muestra en sí, más no a la población. Es decir, los datos no pueden generalizarse a

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación ésta. En las muestras de este tipo, la elección de los casos no depende de que todos tengan la misma

probabilidad de ser elegidos, sino de la decisión de un investigador o grupo de personas que recolectan

los datos. La única ventaja de una muestra no probabilística desde la visión cuantitativa- es su utilidad

para determinado diseño de estudio que requiere no tanto una “Representatividad” de elementos de una

población, sino una cuidadosa y controlada elección de casos con ciertas características especificadas

previamente en el planteamiento del problema. Para el enfoque cualitativo, al no interesar tanto la

posibilidad de generalizar los resultaros, las muestras no probabilísticas p dirigidas son de gran valor,

pues logran obtener los casos (personas, contextos, situaciones) que interesan al investigador y que

llegan a ofrecer una gran riqueza para la recolección y el análisis de los datos. ” [8]

De esta información presentada previamente podemos rescatar elementos claves como la selección de

casos típicos, la búsqueda de fines deductivos-cuantitativos, la elección de casos en las que existen

características especiales identificadas en la planeación del problema y la elección autónoma de los casos

a estudiar por parte de quien diseña y realizará la posterior ejecución del protocolo de pruebas. Estos

elementos se pueden aplicar de manera práctica y puntual en el marco de ProPAC. Por lo tanto se

considera que las muestras que se seleccionaran en ProPAC serán muestras no probabilísticas. A

continuación se presentarán las consideraciones necesarias para definir la cantidad de repeticiones de las

pruebas a ejecutar.

Hernández Sampieri [8] propone tres elementos de evaluación para las muestras en investigación

cualitativa:

1. Capacidad operativa de recolección y análisis (el número de casos que podemos manejar de

manera realista y de acuerdo con los recursos que dispongamos).

2. El entendimiento del fenómeno (el número de casos que nos permitan responder a las

preguntas de investigación, también denominadas “saturación de categorías”).

3. La naturaleza del fenómeno bajo análisis (si los casos son frecuentes y accesibles o no, si el

recolectar información sobre estos lleva relativamente poco o mucho tiempo).

A demás, teniendo en cuenta conceptos de diseño experimental [12] podemos tomar la siguiente

fórmula que nos indica un número de pruebas que no entregara unos resultados significativos:

Dónde:


Tamaño de la muestra

Varianza

valor de la distribución t de Student con un nivel de confianza α y v

grados de libertad.

Media

Error relativo =

En este caso se puede asumir lo siguiente según [12]:

(Definido en este caso para obtener valores con un error inferior al 10%)

Por lo tanto obtenemos la siguiente fórmula:

El valor será obtenido mediante pruebas realizadas previamente, del trabajo de Sebastián Plata y Diego

Castillo [6] y de ser necesario mediante pruebas piloto.

Tomando los tres elementos entregados por Sampieri [8], por los elementos recolectados de diseño

experimental [12] y de la mano del resultado del análisis de variables se establecerán la cantidad de

repeticiones de cada una de las pruebas según su nivel. De la mano de estos elementos se diseñaran unos

escenarios de pruebas que permitan ejecutar las pruebas más relevantes dentro del marco de ProPAC para

conseguir datos relevantes.


2.4. Tipos de variables

En el marco de un protocolo experimental de pruebas intervienen diversas variables que permiten

encaminar el experimento hacia un fin específico. En este caso se busca comparar los resultados de

ProPAC con los resultados de las pruebas realizadas en simulación [6] y establecer la causa de la

variación en los dos conjuntos de resultados.En el contexto de futbol robótico existen diversos elementos

(variables) que influyen en la ejecución de un partido o en la ejecución de algunas acciones que

involucren los robots futbolistas. Hablando de las pruebas que se pueden realizar existem igual o mayor

número de elementos (variables) que influyen y pueden arrojar datos no deseados a la hora de recolectar

los resultados de las pruebas ejecutadas.

Teniendo esto en cuenta se presentara a continuación un análisis de variables que intervienen en el

proceso de diseño de las pruebas que compondrán los niveles a ser definidos posteriormente.

En el contexto propio de ProPAC se tendrán en cuenta tres tipos específicos de variables que se

consideran están en el dominio de las pruebas a diseñar:

1. Variable Independiente

2. Variable Dependiente

3. Variable Interviniente

A continuación se encuentran las definiciones de este tipo de variables y la definición de otros dos tipos

de variables que pueden brindar orientación a la hora de entender de mejor manera estas definiciones:

Variable Independiente

"La causa supuesta en un estudio experimental. Todas las otras variables que pueden impactar la variable

dependiente son controladas. Los valores de la variable independiente están bajo el control del

experimentador. Estrictamente hablando, "la variable independiente" no debe ser usada cuando

escribimos sobre diseños no-experimentales."[9]

"Es ese factor que es medido, manipulado o seleccionado por el experimentador para determinar la

relación con un fenómeno observado. Las variaciones de una variable independiente pueden ser llamados

niveles."[10]


Variable Dependiente

"El efecto supuesto en un estudio experimental. Los valores de la variable dependiente dependen de otra

variable, la variable independiente. Estrictamente hablando, "la variable dependiente" no debe ser usada

cuando escribimos sobre diseños no-experimentales."[9]

"Es ese factor que es observado y medido para determinar el efecto de la variable independiente."[10]

Variable Interviniente

"Es una variable que explica una relación o provee un enlace causal entre otras variables. También

llamada por otros autores como 'variable mediadora' o 'variable intermediaria.' Ejemplo: la asociación

estadística entre ingreso y longevidad necesita ser explicado porque solo tener dinero no hace que uno

viva más tiempo. Otras variables intervienen entre el dinero y una vida larga. La gente con altos ingresos

tienden a tener un mejor cuidado médico que aquellos con ingresos más bajos. El cuidado médico es una

variable interviniente. Esta variable media la relación entre ingresos y longevidad."[9] Ver Imagen 1.

"Es ese factor que teóricamente afecta los fenómenos observados pero que no puede ser visto, medido o

manipulado; su efecto debe ser inferido desde los efectos de las variables independientes y las variables

moderadoras en el fenómeno observado, ejemplo, esa variable conceptual que está siendo afectada por la

independiente, variables de control y moderadoras, y resulta afectar la variable dependiente."[10]

V. Independiente V. Dependiente

V. Interviniente

Simbolización: X Y

Z

Ingresos Longevidad

Cuidado Médico

Imagen 1

Esquema de relación entre variables Independientes, Dependientes e Intervinientes. [8]


Variable Moderadora

"Es una variable que influencia, o modera, la relación entre otras dos variables y así produce un efecto de

interacción." [9]

"Es ese factor que es medido, manipulado o seleccionado por el experimentador para descubrir si esta

modifica la relación de la variable independiente del fenómeno observado (variable dependiente)."[10]

Variable de Control

”Una variable extraña que un investigador no desea examinar en un estudio. Así el investigador controla

esta variable." [9]

"Es ese factor que es controlado por el experimentador para cancelar o neutralizar cualquier efecto que de

alguna manera puede reflejarse en el fenómeno observado (variable dependiente)."[10]

Teniendo en cuenta estas definiciones se entregarán mas adelante la definición y la especificación de las

pruebas del protocolo ProPAC.

2.5. Modelo MRCC

La información que se encuentra a continuación corresponde al modelo MRCC (Multi-Resolution

Coperative Control), modelo desarrollado con el fin de gestionar el comportamiento de agentes que

realizan una tarea en común. Estos agentes son los encargados de controlar cada uno de los robots físicos

que conforman el equipo de futbol robótico Bochica de la Pontificia Universidad Javeriana. Toda la

información consignada en este numeral ha sido abstraída de [6], [20] y de [21].

El modelo general de multi-resolución está basado en realizar una planeación del problema dividiéndolo

en tareas en varios niveles dependiendo la complejidad y el costo de lograrlas. La aproximación MRCC

utiliza multi-resolución con el fin de manejar esta complejidad.

Las capas que conforman este modelo están denominadas: Capa agente, Capa micro social, Capa

Formación y Capa Sistema.

La Capa Agente se encarga de transmitir a los agentes involucrados en la resolución del problema

las decisiones para interpretarse mediante acciones, teniéndose en cuenta los conocimientos, las


habilidades, y las capacidades de los agentes. En esta capa se encuentra el concepto de rol que se

entiende como un papel que ejecuta un agente teniendo en cuenta los recursos disponibles y sus

habilidades, también es característica de cada agente ejecutar varios roles según las necesidades

que se presenten.

La Capa Microsocial se encarga de detectar las oportunidades que se presentan, en el desarrollo

de una tarea en común, para realizar una cooperación entre los agentes involucrados y con esto

conformar una micro sociedad. Los objetivos a cumplir dentro de la micro sociedad conformada

son regulados por esta capa, estos objetivos son alcanzados mediante la ejecución de acciones

cooperativas donde por medio de mecanismos de negociación se definen los roles que ejecutarán

cada uno de los agentes.

La Capa Formación se encarga de gestionar las acciones cooperativas de los agentes dentro de su

espacio de acción, facilitar conseguir el objetivo planteado y mantener la estructura organizada

para la consecución de este objetivo.

La Capa Sistema se encarga de tomar las decisiones que requieren un mayor nivel de abstracción

correspondiente al comportamiento cooperativo que están enfocados a la consecución de los

objetivos del sistema otorgando a cada uno de los agentes las bases necesarias para definir su

comportamiento de acuerdo a las estrategias del sistema multiagentes.

En la Imagen 2 se puede ver el esquema general de las capas anteriormente descritas.


Los roles que pueden ejecutar los agentes dentro del modelo MRCC se conocen como:

Rol Estructural, es un conjunto de características que permiten cumplir necesidades específicas al

interior de un sistema.

Rol Cooperativo, es un conjunto de lineamientos a ser asignados a un agente con el fin de cumplir

con una parte de los objetivos y metas involucrados en la consecución de una acción cooperativa.

Rol de Excepción, es un conjunto de características que emergen al surgir una situación

considerada no rutinaria al interior del sistema y que implica realizar actividades que no cumplen

directamente con la consecución del objetivo global.

Las acciones cooperativas que se manejan al interior de este modelo, ejecutadas en la Capa Microsocial,

están definidas por las siguientes fases:

Detección de una oportunidad para ejecutar una acción cooperativa mediante la evaluación las

condiciones de la situación actual y la situación ideal.

Imagen 2

Capas Modelo MRCC


Creación de una micro sociedad a través de un protocolo de negociación que funciona mediante

la invitación a conformar una micro sociedad y la respuesta de aceptación o declinación a

conformarla.

Ejecución de la acción cooperativa, los agentes participantes ejecutan su rol para realizar las

tareas correspondientes a su rol.

Salida de la acción cooperativa cuando un agente termina su participación en el contexto de la

micro sociedad.

Finalización de la micro sociedad ejecutando un protocolo de finalización cuando las acciones del

objetivo son ejecutadas con éxito o cuando el objetivo se vuelve inalcanzable.

Evaluación de los resultados obtenidos en relación con las metas del objetivo. Esta evaluación

puede ser utilizada para generar mecanismos de aprendizaje.

Validación dentro del modelo MRCC. El modelo de validación del MRCC funciona mediante la

evaluación de características del ambiente donde se desee lograr una meta. Las características a evaluar

están definidas mediante los siguientes elementos:

Matching: mide la similitud entre la situación ideal y la situación actual. Una situación está

definida por factores involucrados en la acción cooperativa, tales como la ubicación de los

agentes, distancias, ángulos, etc.

Mapping: realiza los cálculos y las decisiones involucrando las acciones necesarias que deben ser

cumplidas para alcanzar las metas asociadas a un rol específico.

Parametros: conjunto de valores de entrada que especifican las características de las funciones de

matching y mapping. Estos parámetros permiten la reutilización de código de una acción

cooperativa para lograr diferentes metas.

Rol: un rol está definido por la combinación de las funciones de matching y mapping y sus

parámetros. La conjunción de estos elementos es usada por el mecanismo de detección de

oportunidades y el componente de decisión asociado a cada rol.

Acción cooperativa: apunta a definir el conjunto de roles que deben participar para cumplir una

acción en la que están involucrados varios agentes; el matching del rol es usado para calcular si la

acción cooperativa es conveniente o no para la situación actual.

Teniendo en cuenta las definiciones anteriores, el proceso de validación para crear una micro sociedad

está compuesto por los siguientes pasos:


1. Definir las metas del sistema, así todas las acciones cooperativas que serán definidas en el sistema

tienen que contribuir a alcanzar esta meta.

2. Definir las metas de las acciones que tienen que ser alineadas con las metas del sistema.

3. Definir todos los roles necesarios e la acción, así como sus funciones de matching y mapping.

4. Identificar como calcular el matching de la acción cooperativa usando el matching de cada uno de

los roles asociados.

5. Intentar, si es posible, reutilizar roles precedentes, funciones de matching y mapping que ya

existan.


3. Diseño protocolo de pruebas

El insumo principal del protocolo de pruebas de acciones cooperativas ProPAC son los datos a ser

procesados para establecer los cambios necesarios en la gestión de micro sociedades del modelo MRCC.

Estos datos deben ser recolectados de manera eficiente mediante pruebas significativas, que evalúen

aspectos necesarios y relevantes. Sin duda alguna, esta etapa de diseño del protocolo requiere de una

especial atención ya que se debe evitar a toda costa diseñar, y posteriormente ejecutar, pruebas que no

entreguen los datos requeridos.

3.1. Definición de niveles de pruebas.

Para la definición de los niveles necesarios dentro del protocolo ProPAC se identificaron los aspectos

globales que intervienen en la ejecución de las acciones cooperativas en los robots físicos. Esto con el fin

de generar bloques de pruebas con características similares de ejecución y recolección de datos y también

con el propósito de evitar repetir pruebas innecesariamente.

Nivel 1: Pruebas unitarias enfocadas al funcionamiento individual de cada robot del equipo de

futbol robótico “Bochica” de la Pontificia Universidad Javeriana.

Nivel 2: Pruebas de acciones cooperativas, en ambiente controlado, en las que intervendrán más

de un robot.

Nivel 3: Pruebas de hardware soportadas por agentes en simulación. Este nivel se puede

considerar como una extensión del Nivel 2.

3.2. Especificación de niveles de pruebas

3.2.1. Nivel 1: Pruebas unitarias.

Estas pruebas estarán únicamente orientadas a evaluar los aspectos funcionales de los robots de manera

individual. Es el primer nivel de pruebas debido a que es necesario conocer el estado funcional de los

robots físicos para evitar a toda costa generar datos en las pruebas que reflejen el malfuncionamiento de

los robots físicos y no correspondan al funcionamiento de las acciones cooperativas, además permitirá

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación generar una caracterización de los dos tipos de robots con los que se cuenta actualmente, participantes en

LARC2010 y participantes en Robocup2011, para mayor información diríjase a la sección Estado actual

de los robots físicos. Estas pruebas servirán como pruebas piloto para definir el número de repeticiones de

las pruebas de los niveles posteriores y con esto mitigar errores en estos niveles subsecuentes.

Las variables intervinientes [8] relacionadas con este nivel de pruebas son:

1. Fuentes de luz externas del sistema. (No proveniente de los reflectores instalados en el

laboratorio donde se ejecutaran las pruebas). Estas pueden generar una alteración en la

imagen capturada por el sistema de visión y causar errores en la detección y ubicación de los

robots, la pelota y los obstáculos en el campo de juego.

2. Sombras generadas por las fuentes de luz externas, robots u obstáculos presentes en las

pruebas. Al igual que las fuentes de luz externas estas pueden generar una alteración en la

imagen capturada por el sistema de visión y causar errores en la detección y ubicación de los

robots, la pelota y los obstáculos en el campo de juego

3. Ruido en el sistema de visión.

4. Desempeño de las baterías.

Estas variables no pueden ser controladas completamente, por su misma naturaleza de intervinientes [8].

Las variables independientes (ubicación de los robots y la pelota, distancia a recorrer, tiempo de carga de

las baterías) y dependientes (tiempo en completar el recorrido especificado, tiempo que toman las baterías

en dejar de suministrar energía para operar el robot) serán abordadas según los siguientes parámetros de

medición y estarán enfocadas en 2 ejes:

-Tiempo, medido en segundos, para completar los recorridos diseñados y para las mediciones

relacionadas con las de las baterías. En este caso se diseñará un umbral de tiempo para determinar si la

prueba es fallida y abortarla si es necesario.

-Distancia, en centímetros, para calcular la aproximación a los puntos atractores que definen los

recorridos diseñados y considerarlos alcanzados. En este caso tendrá en cuenta un umbral de 4

centímetros de distancia para evitar que el robot necesite un nivel de precisión demasiado alto y nunca se

ubique sobre el punto atractor. Este umbral esta definido por pruebas realizadas previamente en otros

contextos del equipo de futbol Bochica.

Para el caso del las dimensiones de la cancha que tiene en cuenta el modelo MRCC se genera la siguiente

tabla de relación de distancias:


Distancia

MRCC Centímetros

62.5 50

125 100

187.5 150

250 200

375 300

500 400

625 500

750 600

Tabla 1

Equivalencias entre distancias del sistema MRCC y centímetros

Estas medidas serán tenidas en cuenta para las distancias que recorrerá el robot y el cálculo de las

distancias a lo largo del recorrido hasta el punto atractor. Estas medidas corresponden a la siguiente

ecuación:

1mt=

, x= distancia MRCC

Pruebas a desarrollar en este nivel:

a. Relacionadas con la cámara del sistema de visión. Este grupo de pruebas es un requisito

indispensable para el proceso de automatización de las pruebas, su objetivo es obtener

métricas de tiempo y espacio para cada una de las pruebas que se vayan a ejecutar. De la

precisión encontrada en estas pruebas dependen la definición de los umbrales de distancia

y tiempo para las pruebas de desplazamiento de los robots. Las pruebas consisten en:

i. Realizar varias tomas de puntos estáticos con el fin de calcular la distancia entre

ellos

ii. Realizar varias tomas de recorrido de un robot de un punto estático a otro punto

estático con el fin de calcular el tiempo empleado en el recorrido.

b. Relacionadas con las Baterías. El objetivo de este grupo de pruebas es conocer el rango

de funcionamiento de los robots dependiendo de las baterías en cuanto a tiempo y

cantidad de carga. Los resultados de estas pruebas entregaran una aproximación confiable

a una cantidad realista de pruebas a realizar con más de un robot.


Las pruebas a realizar son:

i. Medir la cantidad máxima de carga de cada batería AA de 1.5v. Esta medición se

realizara una vez al iniciar el protocolo de pruebas y antes de realizar cualquier

otra prueba (excluyendo las pruebas relacionadas con la cámara del sistema de

visión)

ii. Medir el tiempo que toma la batería en alcanzar un nivel de carga lo

suficientemente bajo para impedir el movimiento del robot. Esta prueba se

ejecutara una vez se detecte que cada robot deja de responder de manera eficiente

teniendo en cuenta la velocidad de los motores y la operación de los elementos de

pateo (kicker) y traslado del balón (dribbler).

c. Relacionadas con el desplazamiento de los robots. El objetivo de este grupo de pruebas es

determinar si los movimientos de los robots (de manera individual) responden según lo

esperado teniendo en cuenta la recepción de las tramas por parte de la tarjeta ZigBee [23]

receptora y la reacción de los motores a las ordenes incluidas en las tramas.

Las pruebas a realizar son:

i. Realizar desplazamientos siguiendo el contorno de un círculo de radio constante,

este radio estará especificado en la descripción formal de esta prueba. Este tipo

de desplazamiento permite obtener una medida de precisión acerca de la

ejecución continua y repetitiva de los movimientos del robot y como responden

los motores a estas repeticiones.

ii. Realizar desplazamientos rectilíneos. Este tipo de desplazamiento se evalúa con

el fin de conocer la precisión en los desplazamientos frontales, especialmente

efectuados en desplazamientos hacia puntos atractores que no se encuentran en

una distancia corta.

iii. Realizar desplazamientos en Zigzag avanzando de manera frontal teniendo en

cuenta orientación del robot. Este tipo de desplazamiento se evalúa con el fin de

obtener datos que permitan optimizar los movimientos de evasión de obstáculos.

d. Relacionadas con el disparo. El objetivo de este grupo de pruebas es probar las

funcionalidades individuales de cada robot relacionadas con el disparo y los pases que se

realizaran en acciones cooperativas de ataque y defensa. Este conjunto de pruebas es

importante para saber el grado de confiabilidad de las acciones cooperativas que

involucren disparos y/o pases a otros robots.


i. Realizar varios disparos de manera repetida y continua con el fin de hallar un

tiempo conveniente y eficiente entre disparos, estos disparos se realizaran sin

generar ningún desplazamiento para el robot.

ii. Realizar varios disparos de manera repetida y continua con el fin de establecer la

precisión de los disparos, estos disparos estarán orientados hacia el mismo punto.

iii. Realizar varios disparos de manera repetida y continua con el fin de calcular

velocidad de la pelota impactada.

3.2.2. Nivel 2: Pruebas de acciones cooperativas controladas

Estas pruebas, a diferencia de las pruebas de Nivel 1, están orientadas a evaluar la interacción de dos o

más robots. Este nivel de pruebas es el que mayor cantidad de datos para analizar entregará para su

posterior comparación con la tesis de Sebastián Plata y Diego Castillo [6] ya que evaluaran directamente

el funcionamiento de las acciones cooperativas. En estas pruebas se debe garantizar la repetición de las

pruebas diseñadas con las mismas condiciones de la primera iteración, incluyendo posición de la pelota,

posición de los robots y posición de los obstáculos cuando se necesiten, además los robots usados en este

nivel serán los que mejor desempeño muestren en el Nivel1. De igual manera se deben tener en cuenta

cuales son las condiciones y características de los robots para no alterar los resultados obtenidos en las

iteraciones posteriores. En el contexto de este nivel de pruebas se proporcionaran las condiciones

necesarias para recibir siempre una respuesta afirmativa a la invitación a conformar una acción

cooperativa.

Para la repetición de las pruebas se contemplaran diferentes escenarios, de los que se seleccionaran solo

los que más relevancia presenten para el protocolo. Los escenarios estarán definidos por los siguientes

elementos:

Numero de robots.

Enfoque de juego (defensivo u ofensivo)

Roles disponibles para los robots

Áreas en las que se ubiquen los robots.



1. Roles disponibles y que intervienen en las pruebas de este nivel.

Las variables independientes (ubicación de los robots y la pelota) y dependientes (tiempo de duración de

la acción y cantidad de acciones) serán abordadas según los siguientes parámetros:

-Segundos que tomo la ejecución de la acción cooperativa.

-Porcentajes de éxito en la finalización de las acciones cooperativas conformadas. El umbral de

aceptación de éxito de la acción cooperativa está definido en este caso por la cercanía a la ubicación ideal

(puntos atractores) según corresponda a cada acción y la ubicación del balón también dependiendo de la

acción.

-Número de acciones cooperativas conformadas, número que será obtenido mediante el uso de funciones

existentes del modelo MRCC.


a. Relacionadas con las acciones defensivas. El objetivo de este grupo de pruebas es probar

el desempeño de las acciones cooperativas defensivas existentes en el modelo MRCC y

evaluadas en el trabajo de grado de Diego Castillo y Sebastián Plata [6].

i. Establecer escenarios en los que se permitan conformar y evaluar acciones

cooperativas defensivas existentes.

1. Obtener el número de veces en las que se conforman cada una de las

micro sociedades de las acciones cooperativas defensivas.

2. Obtener el tiempo promedio de conformación de las micro sociedades.

3. Obtener el número de casos en los que las micro sociedades tuvieron un

fin exitoso (alcanzaron el fin esperado).

ii. Analizar pruebas previas

1. Ejecutar las pruebas cooperativas desplegadas en el video de

clasificación para Robocup2011.

2. Ejecutar pruebas desarrolladas en la Tesis de Diego Castillo y Sebastián

Plata [6] que se ajusten a este protocolo, principalmente pruebas en

competencia.


b. Relacionadas con las acciones ofensivas. El objetivo de este grupo de pruebas es probar

las acciones cooperativas ofensivas existentes en el modelo MRCC y evaluadas en el

trabajo de grado de Diego Castillo y Sebastián Plata [6].


cooperativas ofensivas existentes.


micro sociedades.




ii. Analizar y ejecutar pruebas previas


clasificación para Robocup2011



competencia.

3.2.3. Nivel 3 Pruebas de hardware soportadas por agentes en simulación

Este nivel de pruebas es un nivel en el que se integrarán de forma directa el sistema de simulación

(software) y el de los robots físicos (hardware).La herramienta de soporte seleccionada para desarrollar

este nivel de pruebas es el simulador GrSim [19] que maneja actualmente el equipo “Bochica”, ofreciendo

la ventaja de manejar el mismo mecanismo de comunicación que maneja el sistema de visión que también

maneja el equipo “Bochica”. El objetivo de este nivel es permitir mitigar la falta de robots u obstáculos

físicos mediante el uso de agentes u obstáculos simulados.

Este nivel de pruebas se considera una extensión del nivel anterior, por lo tanto manejara las mismas

consideraciones y contemplara las mismas pruebas. Aunque contemple las mismas pruebas no implica

que se ejecutaran todas, solo se ejecutaran aquellas que necesiten el soporte de una gente o un obstáculo

simulado.

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación Para la repetición de las pruebas se contemplaran diferentes escenarios, de los que se seleccionaran solo

los que más relevancia presenten para el protocolo. Los escenarios estarán definidos por los siguientes

elementos:

Numero de robots.

Enfoque de juego (defensivo u ofensivo)

Roles disponibles para los robots

Áreas en las que se ubiquen los robots.


1. Roles disponibles y que intervienen en las pruebas de este nivel.

Las variables independientes (ubicación de los robots y la pelota) y dependientes (tiempo de duración de

la acción y cantidad de acciones) serán abordadas según los siguientes parámetros:

-Segundos que tomo la ejecución de la acción cooperativa.

-Porcentajes de éxito en la finalización de las acciones cooperativas conformadas. El umbral de

aceptación de éxito de la acción cooperativa está definido en este caso por la cercanía a la ubicación ideal

(puntos atractores) según corresponda a cada acción y la ubicación del balón también dependiendo de la

acción.

-Número de acciones cooperativas conformadas, este número se obtendrá mediante el uso de funciones

existentes del modelo MRCC.



las acciones cooperativas defensivas existentes en el modelo MRCC y evaluadas en el





micro sociedades de las acciones cooperativas defensivas










competencia.







micro sociedades.








Plata [6] que se ajusten a este protocolo, especialmente pruebas en

competencia.

3.3. Diseño de escenarios para pruebas de nivel 2 y nivel 3

El diseño de los escenarios descrito a continuación aplicara de manera simultánea para los niveles 2 y 3

ya que estarán directamente orientados a tener en cuenta la cantidad de robots, la posición de los robots

(compañeros y enemigos), y los roles que tendrán cada uno de ellos. Este diseño de escenarios también

permitirá definir la cantidad de repeticiones adecuadas para obtener un grupo de datos relevantes. Los

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación escenarios dispuestos a continuación estarán discriminados en 2 grupos, acciones en el contexto defensivo

y acciones en el contexto ofensivo.

3.3.1. Escenarios de prueba en contexto defensivo

Las acciones cooperativas que intervienen en este tipo de escenarios son:

APPROACH

SHOOT

PASS

TRIANGLE

MOVETRIANGLE

SQUARE

Aunque la acción SHOOT esta inicialmente orientada a acciones ofensivas se tiene en cuenta para efectos

de despejar el balón del área defensiva para reducir el riesgo de recibir un gol.

Para conocer detalle de estas acciones por favor diríjase a la sección Análisis del estado actual del modelo

MRCC.

Los roles que intervienen en este tipo de escenarios son:

ARQUERO

DEFENSA_DERECHO

DEFENSA_IZQUIERDO

Los roles DEFENSA_DERECHO y DEFENSA_IZQUIERDO son roles que cuentan con la misma

naturaleza que el rol estructurarte DEFENSA, lo que permite contar en cualquier caso con un robot que

tenga el rol estructurarte DEFENSA sin la necesidad de estar ligado a una zona derecha o izquierda y

permitirle al protocolo ProPAC evaluar casos en los que intervengan más de 2 defensas. Estos tres roles

nos entregan tres zonas aptas pare desplazamiento e interacción de los robots:

Zona de Arquero

Zona defensiva derecha

Zona defensiva izquierda

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación En resumen se cuenta con 6 acciones cooperativas disponibles y 3 roles disponibles directamente

relacionados con las 3 zonas de acción. Por lo tanto se establecerá inicialmente una aproximación a 18

escenarios (6 acciones * 3 roles), sobre los cuales se aplicara un filtro, basado en los roles que

intervienen, para establecer cuáles son realmente la cantidad de escenarios relevantes para el contexto de

ProPAC. A continuación se presenta la relación de los escenarios diseñados.

Identificador Escenario Esc1

Acción a probar Approach

Rol(es) involucrado(s) Arquero

Zona(s) involucrada(s) Zona de Arquero

Contexto Defensivo

Numero de robots 1 Tabla 2

Definición de escenario defensivo 1



Rol(es) involucrado(s) Defensa_derecho

Zona(s) involucrada(s) Zona defensiva derecha

Contexto Defensivo





Rol(es) involucrado(s) Defensa_Izquierdo

Zona(s) involucrada(s)

Zona defensiva

Izquierda

Contexto Defensivo




Acción a probar Shoot



Contexto Defensivo








Contexto Defensivo


Definición de Escenario defensivo 5





Zona defensiva

Izquierda

Contexto Defensivo




Acción a probar Pass

Rol(es) involucrado(s) Arquero, Defensa_Izquierdo

Zona(s) involucrada(s) Zona de Arquero, Zona defensiva izquierda

Contexto Defensivo





Rol(es) involucrado(s) Arquero, Defensa_derecho

Zona(s) involucrada(s) Zona de Arquero, Zona defensiva derecha

Contexto Defensivo





Rol(es) involucrado(s) Defensa_Izquierdo, Defensa_derecho

Zona(s) involucrada(s) Zona defensiva Izquierda, Zona defensiva derecha

Contexto Defensivo





Acción a probar Triangle

Rol(es) involucrado(s) Arquero, Defensa_Derecho, Defensa_Izquierdo

Zona(s) involucrada(s) Zona de Arquero, Zona defensiva Izquierda, Zona defensiva derecha

Contexto Defensivo





Rol(es) involucrado(s) Defensa_Derecho, Defensa_Izquierdo, Defensa


Contexto Defensivo




Acción a probar Move Triangle



Contexto Defensivo





Rol(es) involucrado(s) Defensa, Defensa_Derecho, Defensa_Izquierdo


Contexto Defensivo




Acción a probar Square

Rol(es) involucrado(s) Arquero, Defensa_derecho, Defensa_Izquierdo, Defensa


Zona(s) involucrada(s) Zona de Arquero, Zona defensiva izquierda, Zona defensiva Derecha

Contexto Defensivo





Rol(es) involucrado(s) Defensa_derecho, Defensa_Izquierdo, Defensa, Defensa


Contexto Defensivo



De la aproximación inicial de 18 escenarios se llegó a un número concreto de 15 escenarios, lo que

corresponde a un 83.3% de lo estimado. Con el diseño de estos 15 escenarios se cubren los roles

existentes y las acciones cooperativas, por lo tanto se tendrán en cuenta estos 15 escenarios para ejecutar

las pruebas de los niveles 2 y 3 en el contexto defensivo.

3.3.2. Escenarios de prueba en contexto ofensivo.


APPROACH

SHOOT

PASS

TRIANGLE

MOVETRIANGLE

SQUARE


MRCC.

Los roles que intervienen en este tipo de escenarios son:


DELANTERO_DERECHO

DELANTERO_IZQUIERDO

Estos dos roles nos entregan dos zonas aptas pare desplazamiento e interacción de los robots:

Zona ofensiva derecha

Zona ofensiva izquierda

En resumen se cuenta con 6 acciones cooperativas disponibles y 2 roles disponibles directamente


escenarios (6 acciones * 2 roles), sobre los cuales se aplicara el mismo filtro utilizado para los escenarios

del contexto defensivo, basado en los roles que intervienen, para establecer cuáles son realmente la

cantidad de escenarios relevantes para el contexto de ProPAC. A continuación se presenta la relación de

los escenarios diseñados.



Rol(es) involucrado(s) Delantero_Izquierdo

Zona(s) involucrada(s) Zona ofensiva derecha

Contexto Ofensivo


Definición de escenario ofensivo 1




Zona(s) involucrada(s) Zona ofensiva izquierda

Contexto Ofensivo







Contexto Ofensivo

Numero de robots 1


Tabla 19




Rol(es) involucrado(s) Delantero_izquierdo


Contexto Ofensivo





Rol(es) involucrado(s) Delantero_Izquierdo, Delantero_Derecho

Zona(s) involucrada(s) Zona ofensiva derecha, Zona ofensiva Izquierda

Contexto Ofensivo





Rol(es) involucrado(s)

Delantero_Izquierdo, Delantero_Derecho,

Delantero


Contexto Ofensivo




Acción a probar MoveTriangle


Delantero_Izquierdo, Delantero_Derecho,

Delantero


Contexto Ofensivo







Delantero_Derecho, Delantero_Izquierdo,

Delantero, Delantero


Zona ofensiva derecha, Zona ofensiva

Izquierda

Contexto Ofensivo





existentes y las acciones cooperativas, por lo tanto se tendrán en cuenta estos 12 escenarios pare ejecutar

las pruebas de los niveles 2 y 3 en el contexto ofensivo.


4. Análisis del estado actual del modelo MRCC

El análisis del estado actual del modelo MRCC corresponde a la fase metodológica número 3, “Fase de

análisis y refinamiento de micro sociedades” [20], de la propuesta aceptada para el desarrollo de este

trabajo de grado. “Esta fase se llevara a cabo para asegurarse que antes de realizar las pruebas en

hardware las acciones cooperativas no presenten errores. Esto con el fin de no reflejar resultados de estos

errores en los resultados de las pruebas a ejecutar” [20].

Actualmente el modelo MRCC maneja las siguientes acciones, tanto en simulación como en los robots

físicos:

ApproachAction: permite a cada jugador del equipo dirigirse a la posición en la cual se encuentra

el balón.

ShootAction: permite a cada jugador del equipo dirigirse a la posición en la cual se encuentra el

balón y dispararlo una vez se encuentre a una distancia prudente para hacerlo.

PassAction: permite establecer una micro sociedad entre dos robots con el fin de pasar el balón de

un jugador al otro.

Triangle: Acción que establece una micro sociedad entre tres jugadores con el fin de realizar una

formación con la forma de esta figura geométrica.

MoveTriangle: acción que permite desplazar de forma simultánea y coordinada a los tres

jugadores que conforman el triángulo.

Square: acción que permite realizar una micro sociedad de cuatro jugadores con el fin de realizar

una formación con la forma de un cuadrado.

Teniendo en cuenta que en el trabajo de Sebastián Plata y Diego Castillo [6] no se realizó una

discriminación sobre las acciones cooperativas realizadas sino se tomaron datos sobre la cantidad general

de acciones cooperativas que se intentaron crear y las que se crearon, en el protocolo de pruebas ProPAC

se tendrá esta misma consideración para no sesgar los resultados.

Al momento de realizar las pruebas preliminares, correspondientes a la fase metodológica numero 3 [20],

se hallaron inconvenientes que no permitían el buen comportamiento de los agentes en cuanto a la

conformación de las acciones cooperativas. Estos inconvenientes se detallan a continuación.


1. El principal problema que se evidenció estaba ligado con las características del simulador y el

comportamiento de los agentes dentro del simulador que se estaba empleando en ese momento, la

imagen que se encuentra a continuación servirá como una guía para explicar algunos de los

inconvenientes hallados.

Los agentes representados en el simulador (círculos azules) tienen un campo de visión limitado

(polígonos verdes), lo que les imposibilitaba seguir moviéndose si dentro de este no estaba la

pelota. En los robots físicos este campo de visión no existe, si el balón se encuentra en cualquier

Imagen 3

Simulador Multi-Robot con agentes.


punto de la cancha el modelo MRCC envía información a cada uno de los agentes que controla

los robots para evitar que los robots se queden quietos.

Por la forma redonda que tienen los robots representados en el simulador no requieren de un

tiempo considerable para orientarse, a diferencia de los robots reales.

No se tenían en cuenta características físicas como la velocidad real de los robots y de la pelota,

en este simulador los robots se desplazaban a una velocidad muy baja comparada con la

velocidad de la pelota que perseguían o pateaban.

2. Las velocidades con las que se realizaban los cálculos de aproximación de los agentes a la pelota

estaba basado en la baja velocidad de los robots. En la actualidad los robots se desplazan a una

velocidad mayor, lo que representó la necesidad de realizar cambios en los valores numéricos a

nivel de código que se utilizan para realizar estos cálculos. Este inconveniente significo que los

robots físicos no se ubicaran en los puntos que eran enviados por el modelo MRCC con la

precisión necesaria para alcanzarlos, al no ser alcanzados el sistema reenviaba los datos

continuamente y el robot realizaba un movimiento errático alrededor del punto especificado.

3. El protocolo de comunicación empleado para enviar las tramas a los robots que participaron el él

campeonato latinoamericano de futbol robótico LARC 2010 (robots existentes en el momento de

desarrollo de la tesis de Sebastián Plata y Diego Castillo [6]) no era compatible con las mejoras

realizadas a los robots para el campeonato mundial de futbol robótico Robocup 2011 (Robots

existentes al momento de realizar la propuesta [20] y el desarrollo del protocolo ProPAC) por lo

que fue necesario realizar un cambio a este protocolo.


5. Análisis de estado actual del equipo Bochica

En este capítulo se seguirá con el análisis necesario para cumplir con la fase metodológica numero 3 [20],

esta vez analizando los factores físicos que se encuentran involucrados en la ejecución de las acciones

cooperativas en los robots físicos.

5.1. Estado actual de los robots físicos

Los robots físicos que se encuentran actualmente activos corresponden a los que compitieron en el

mundial de futbol robótico ROBOCUP 2011, y presentan cambios significativos con los que compitieron

en el campeonato latinoamericano de futbol robótico LARC 2010. Estos cambios influyen de manera

directa en la conformación y en la ejecución de las acciones cooperativas. Los cambios realizados se

describen a continuación.

1. Los robots actuales se desplazan a una velocidad mayor. Esto influye en el tiempo de

desplazamiento, tiempo que se emplea para calcular la viabilidad de aproximarse al balón y del

tiempo de llegada a un punto especifico para conformar una formación o tomar el rol de receptor

al recibir la invitación a conformar la acción cooperativa de pase.

2. Los robots participantes en el LARC 2010 no cuentan con un mecanismo de pateo adaptado. Los

robots participantes en ROBOCUP 2011 cuentan con un mecanismo de pateo que permite

disparar la pelota a una velocidad de 2 metros/segundo, sin embargo este mecanismo no cuenta

con una calidad ni una confiabilidad alta, lamentablemente a la hora de desarrollar las pruebas del

protocolo ProPAC el mecanismo presentaba desperfectos que no permitían su operatividad.

3. Los robots actuales cuentan con el mismo mecanismo receptor de señales zig-bee [23], sin

embargo a la fecha se han realizado varias mejoras y actualizaciones, incluyendo la posibilidad de

aumentar la velocidad de los datos enviados y con esto optimizar la cantidad de datos que se

envían en las tramas a cada robot.

4. Los componentes electrónicos que tienen los robots actuales, participantes del ROBOCUP 2011,

han sido cambiados con respecto a los robots participantes en el LARC 2010, estos ocupan menos

espacio y han permitido incluso optimizar el consumo de energía de las baterías (cada robot

emplea 8 baterías tipo „AA‟ de 1,5v). Sin embargo se han presentado problemas al momento de


interpretar de manera correcta la velocidad indicada en las tramas y que debe entregar cada

motor, esto se ha reflejado en desplazamientos demasiado imprecisos y en algunos casos erróneos

por parte de los robots. Este componente afecta sin duda alguna a la ejecución de las micro

sociedades ya que las acciones básicas necesarias para cumplir con la conformación y la posterior

ejecución de las micro sociedades no se satisfacen y no se pueden cumplir. Este es un imprevisto

que no se tenía presupuestado y que puede afectar considerablemente los datos recolectados de

las pruebas que se ejecuten.

Los componentes electrónicos también presentan inconvenientes relacionados con el control del

sistema de pateo y de retención de la pelota.

5.2. Estado actual de las herramientas de apoyo

Al momento de desarrollar la propuesta de este trabajo de grado [20] y al momento de iniciar con el

desarrollo de este trabajo de grado no se contaba con herramientas que ayudaran de manera significativa a

analizar el comportamiento de los robots en tiempo real. Cuando se realizaban las pruebas en simulación

se contaba con un log que registraba información que era seleccionaba por la persona que realizaba la

ejecución. Por medio de este log y por impresiones de datos en pantalla se realizaba un análisis que no era

amigable para quien lo realizaba, a demás no existía una herramienta grafica que facilitara la

visualización del comportamiento en tiempo real.


6. Herramientas desarrolladas y utilizadas en el marco de ProPAC

Viendo la necesidad de herramientas que facilitaran la visualización en tiempo real del comportamiento

de los agentes y de los robots (ver Estado actual de las herramientas de apoyo) se han desarrollado dos

herramientas en el marco del protocolo ProPAC. Estas herramientas se han diseñado y desarrollado con

dos fines, ser un apoyo al protocolo ProPAC y ser una herramienta que sirva al equipo de futbol robótico

Bochica de la Pontificia Universidad Javeriana en diferentes ámbitos, que van desde la ejecución del

sistema en simulación, realizar análisis de acciones que se desarrollen posteriormente y el análisis en

tiempo real del equipo en competencias locales, continentales y mundiales.

Estas herramientas se caracterizan por presentar facilidad en la configuración, en la adaptación al modelo

MRCC y en la ejecución. Estas herramientas han sido probadas y se encuentran actualmente en

funcionamiento en conjunto con el modelo MRCC.

1. Herramienta simulador grSim[19]: Esta es la herramienta actual seleccionada para simular las

acciones del modelo MRCC, reemplaza al simulador Multi-Robot descrito en la sección 4

(Análisis del estado actual del modelo MRCC). Este simulador es una herramienta de uso libre

desarrollada por el equipo de futbol robótico Parsian[19] de Iran, esta herramienta se conoció en

el simposio realizado en el marco del mundial de robótica Robocup 2011. Es una herramienta que

satisface las necesidades que necesitaban ser cubiertas con el simulador anterior y además

permite la opción de involucrar agentes de simulación y robots físicos en una misma ejecución

del modelo MRCC.


Imagen 4

Simulador GrSim [19]

2. Herramienta Logger: Esta herramienta es una versión mejorada del log desarrollado por el

Ingeniero Julián Ángel, director de este trabajo de grado, las mejoras han sido realizadas por el

estudiante Andrés Mauricio Téllez, estudiante de la carrera de Ingeniería de Sistemas de la

Pontificia Universidad Javeriana. Con esta herramienta se permite crear registros precisos de los

eventos sucedidos y sus datos asociados en la ejecución del modelo MRCC, tanto en simulación

como en la ejecución de las acciones por parte de los robots físicos.

A continuación se presentan ejemplos de algunos de los resultados arrojados por el logger en el

uso del protocolo:

Ejemplo 1:

AgenteInterfaz.Behavior.GuardInterfaz --> ||Hora|| Min || Seg || MSeg ||--> Mensaje

AgenteInterfaz.Behavior.GuardInterfaz --> ||15.0 || 24.0 || 53.0 || 175.0 ||--> ATRACTOR

ALCANZADO EN 5641 MILISEGUNDOS

Ejemplo 2:

Agent.StructuralBrains.DefaultRoleBrain --> ||16.0 || 51.0 || 25.0 || 91.0 ||-->atractor alcanzado

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación Agent.StructuralBrains.DefaultRoleBrain --> ||Hora|| Min || Seg || MSeg ||--> Mensaje

Agent.StructuralBrains.DefaultRoleBrain --> ||16.0 || 51.0 || 25.0 || 92.0 ||--> enviando nuevo atractor:

(137.0,250.0)

3. Herramienta visualizador agentes: Esta herramienta permite obtener una visualización en dos

dimensiones de la ubicación de los robots (circulo azul de mayor diámetro), el punto al cual

deben dirigirse (circulo azul de menor diámetro) y ver su movimiento al desplazarse (línea azul

que conecta los dos círculos) al punto que deben dirigirse. Esta herramienta funciona tanto en

simulación como en los robots reales, fue desarrollada en conjunto con el estudiante Carlos

Fernando Morales (estudiante de Ingeniería Electrónica de la Universidad de los Andes y

perteneciente al semillero de futbol robótico liderado por los integrantes del equipo de futbol

robótico Bochica de la Pontificia Universidad Javeriana) y funciona con datos proporcionados por

la herramienta descrita en el siguiente numeral.


Imagen 5

Visualizador Agentes Bochica

4. Herramienta Visualizador Estado Agentes. Esta es la herramienta que ha presentado una mayor

ventaja y un mayor provecho para el protocolo ProPAC, y con toda seguridad para el equipo

Bochica en todos los ámbitos, esta herramienta fue desarrollada e integrada al modelo MRCC por

el titular de este trabajo de grado. Esta herramienta se caracteriza por estar controlada por un

agente que actualiza en tiempo real en una interfaz grafica los datos correspondientes a cada uno

de los agentes activos en la ejecución del modelo MRCC, los datos que se muestran en la interfaz

gráfica son:

Posición del agente.

Rol actual del agente.

Acción cooperativa que está ejecutando.

Posición a la cual debe desplazarse (punto atractor).

Estado del pateador.


Estado del mecanismo de posesión del balón.

Indicador del punto atractor alcanzado.

Tiempo empleado en alcanzar el punto atractor.

Esta herramienta evita navegar, de una manera poco agradable y en ocasiones infructuosa, por la

consola de salida del entorno de programación para conocer los datos del estado de los agentes

que representan los robots. Esta herramienta funciona actualmente en simulación y en la

ejecución de los robots físicos. Las imágenes que se encuentran a continuación (Imagen 6 e

Imagen 7) corresponden a la misma interfaz gráfica, se ha expuesto en dos partes debido a su

tamaño y formato

Imagen 6

Primera parte Visualizador Estado Agentes Bochica


Imagen 7

Segunda parte Visualizador Estado Agentes Bochica


7. Ejecución del protocolo y recolección de resultados

La ejecución de las pruebas relacionadas con el nivel 1 se desarrollo de manera fluida, se hace la

consideración que estas pruebas se desarrollaron con los robots participantes en el LARC 2010 y con los

robots participantes en Robocup2011. Las herramientas Visualizador Agentes Bochica y Visualizador

Estado Agentes Bochica representaron una ayuda en la ejecución de las pruebas permitiendo la fluidez del

desarrollo de estas ya que los métodos diseñados para calcular las distancias y el tiempo de llegada a los

puntos atractores funcionaron de manera correcta. El número de repeticiones de estas pruebas se basaron

en la definición de “Saturación de categorías” [8] que especifica el momento en que las pruebas dejan de

ser relevantes, esto es, en el instante que sus valores no aportan nuevos datos y se aproximan demasiado

a la media. Los cálculos que se necesitaron para calcular el desplazamiento circular se obtuvieron de

manera rápida basado en experiencias (pruebas) previas. Se hace la siguiente aclaración, la cantidad de

pruebas que se realizaron con los robots participantes en el LARC2010 no fue la misma que la cantidad

de pruebas realizadas con los robots participantes en ROBOCUP2011, esto se debió a que la falta de

precisión en la ubicación de los puntos a los que debe llegar el robot, participante en ROBOCUP2011,

haría insignificantes las demás pruebas y no arrojarían resultados relevantes para el protocolo ProPAC.

Para la ejecución de este nivel de pruebas se hizo uso del Structural Default Role cuya única acción era

desplazarse al punto atractor indicado para las pruebas de desplazamiento rectilíneo, y a los puntos

consecutivos en el caso del desplazamiento en forma de ZigZag.

La recolección de los datos de las pruebas estuvo soportado por la captura de los datos desde la interfaz y

su registro en el logger, para obtener detalle preciso de los resultados recolectados diríjase al documento

“Datos pruebas Nivel1.xlsx”. Las pruebas relacionadas con el pateo no se lograron ejecutar debido al

malfuncionamiento del artefacto pateador (“kicker”).

La ejecución de las pruebas relacionadas con el nivel 2 y el nivel 3 (este último visto, para efectos

prácticos, como una extensión del nivel 2) tuvo un comportamiento atípico comparado con la ejecución

de las pruebas del nivel 1, si bien las pruebas ejecutadas en los robots participantes en ROBOCUP2011

(nivel 1) no fueron satisfactorias en términos de los resultados esperados fueron fluidas y no encontraron

un obstáculo que impidiera su ejecución (salvo el caso de las pruebas de pateo debido al

malfuncionamiento del artefacto pateador). Al momento de terminar las pruebas del nivel 1 en los robots

físicos se procedió a verificar el estado de las acciones cooperativas en simulación para tener una

aproximación a lo que se podía esperar en la ejecución física, al habilitar las acciones cooperativas para

todos los roles e iniciar la ejecución se notaba que los agentes en efecto detectaban la posibilidad de

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación iniciar una micro sociedad para ejecutar las acciones cooperativas pero no se materializaban, al ejecutar

las pruebas, según los escenarios diseñados, se obtuvo claridad en por qué no se materializaban las

acciones cooperativas. Durante el desarrollo de estas pruebas fue necesario utilizar el nivel 3 para simular

la cantidad de robots faltantes. Los resultados de las pruebas ejecutadas de este nivel se pueden consultar

en el documento “Datos pruebas Nivel2 y Nivel3.xlsx”

A continuación se encuentran imágenes correspondientes a la verificación de la interoperabilidad del

sistema de visión y el simulador, a demás se muestra la visualización de los datos de los agentes

representados por los dos sistemas.

Imagen 8

Sistema SSL Vision [24] y Sistema GRSim [19]


Imagen 9

Unificación en el visualizador de los sistemas SSL [24] y GrSim [19]


8. Análisis de resultados

Este capítulo expone el análisis de las pruebas diseñadas. Si desea conocer los datos de las pruebas de los

tres niveles del protocolo ProPAC diríjase a los documentos “Datos pruebas Nivel1” y “Datos pruebas

Nivel2y3”.

8.1. Análisis resultados Nivel 1

Los resultados obtenidos en las pruebas del nivel 1 relacionadas con las cámaras permiten determinar que

el sistema de visión empleado, SSL-Vision [24], permite identificar de manera clara y precisa los robots,

la pelota y los obstáculos presentes en la cancha. El correcto funcionamiento de la herramienta

“Visualizador Estado Agentes Bochica” se debe en gran parte a la precisión de los datos que son

obtenidos desde la cámara y permiten identificar la posición de los objetos y calcular la distancia entre

ellos.

Imagen 10

Imagen capturada por el sistema SSL Vision[24]


Imagen 11

Interpretación del sistema de las imágenes capturadas por cámara

Los resultados obtenidos con las pruebas de las baterías determinan que ofrecen una cantidad de carga

adecuada para ejecutar las acciones de los robots. Incluso presento resultados que sobrepasaron las

expectativas previas, se pensaba que las baterías no podrían mantener operativo el robot más de 30

minutos (10 minutos más del tiempo máximo que dura un partido oficial de Robocup) y por el contrario

se alcanzó un periodo de tiempo de hasta 60 minutos de operación continua del robot, a los 60 minutos la

prueba fue interrumpida aún cuando el robot no presentaba mayor dificultad para realizar sus

movimientos.

BATERIAS TIPO "AA"

Carga máxima promedio 1,397 V.

Carga promedio después de realizar pruebas de desplazamiento 1.313V.

Tabla 25

Características de las baterías a lo largo de las pruebas

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación De este grupo de pruebas se puede deducir que las baterías no tienen un impacto considerable en el

resultado de las pruebas.

Los resultados obtenidos en las pruebas del nivel 1 también permiten observar que el desplazamiento que

realizan los robots que compitieron en el LARC2010 es considerablemente diferente con los robots que

participaron en ROBOCUP2011. Esas diferencias se pueden observar en el tiempo que les toma realizar

el desplazamiento y la precisión con la que llegan al punto atractor indicado. Dentro del contexto del

protocolo ProPAC se le dará un valor agregado a la precisión de los robots al llegar al punto atractor por

lo que la velocidad quedara relevada a un plano secundario para la decisión de cuáles serán los robots que

ejecutaran las pruebas de los niveles 2 y 3.

ROBOTS CLASE LARC

Tiempo promedio desplazamiento ZigZag separación 32cms

(seg): 6.5

Tiempo promedio entre atractor (seg): 1.3

Velocidad Alcanzada entre atractor (m/s) 0.05


(seg): 8.25




(seg): 6.5



Tiempo promedio desplazamiento rectilíneo 050cms (seg): 1.9535

velocidad alcanzada (m/s): 0.25595086




velocidad alcanzada (m/s): 0.27162841 Tabla 26

Velocidades promedio de los desplazamientos de los robots (Categoría LARC2010)


ROBOTS CLASE ROBOCUP

Tiempo promedio desplazamiento rectilíneo 150cms (m/s): 4.111





velocidad alcanzada (m/s): 0.45717769 Tabla 27

Velocidades promedio de los desplazamientos de los robots (Categoría Robocup 2011)

Los robots que participaron en el LARC2010 no se desplazan a la misma velocidad que se desplazan los

robots participantes en ROBOCUP2011, lo hacen a una velocidad menor (casi a la mitad), sin embargo

estos se ubican en el punto atractor con mayor precisión, en las pruebas realizadas se observa que los

robots participantes en ROBOCUP2011 tienen dificultad en ubicarse en el punto atractor debido a la

velocidad con la que se acercan, por lo tanto este será uno de los elementos que se necesitaran cambiar a

nivel de código.

A continuación se presentan los datos promediados de las pruebas realizadas:


Imagen 12

Comparación Velocidades LARC vs. ROBOCUP

En total se realizaron 86 pruebas relacionadas de desplazamiento para los robots participantes en el

LARC2010, de las cuales 50 involucraban puntos atractores, de estas 50 pruebas el 100% fueron

satisfactorios en relación a alcanzar los puntos atractores dispuestos. Las restantes 36 pruebas

demostraron que los robots tienen la capacidad de describir un círculo de radio constante. A continuación

se presentan gráficas relacionadas con la cantidad de pruebas según su tipo de desplazamiento y la

cantidad de pruebas efectivas:

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

vel promedio robocup (m/s)

vel promedio larc (m/s)


Imagen 13

Cantidad de pruebas segun su desplazamiento robots LARC

Imagen 14

Relación número de pruebas efectivas robots LARC

Las pruebas de desplazamiento de los robots participantes en el LARC2010 contaron con la siguiente

distribución de tiempo, representadas a continuación en segundos:

segundos minutos

desplazamiento LARC2010 rectilineo 133.97 2.232833333

desplazamiento LARC2010 zig-zag 98 1.633333333

desplazamiento LARC2010 circular 2160 36

tiempo total desplazamiento 2391.97 39.86616667

133.97

98

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Pruebas desplazamiento

rectilines

Pruebas desplazamiento

circular

Pruebas desplazamiento ZigZag

0

10

20

30

40

50

60

Pruebas con atractor alzanzado pruebas sin atractor alcanzado


4320

Imagen 15

Distribución de tiempo según tipo de desplazamiento robots LARC

Relacionado con los robots participantes en ROBOCUP2011 se realizaron 9 pruebas de desplazamiento

que arrojaron los siguientes resultados: de 9 pruebas realizadas hubo 9 pruebas en las que no fue posible

alcanzar el punto atractor.

desplazamiento LARC2010 rectilineo

desplazamiento LARC2010 zig-zag

desplazamiento LARC2010 circular


Imagen 16

Cantidad de pruebas según su desplazamiento robots ROBOCUP

De estas 27 pruebas 18 involucraban puntos atractores entregando los siguientes resultados:

Imagen 17

Relación de numero de pruebas y efectividad robots ROBOCUP

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Pruebas desplazamiento rectilines

Pruebas desplazamiento circular

Pruebas desplazamiento ZigZag

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Pruebas con atractor alzanzado pruebas sin atractor alcanzado

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación Las pruebas de desplazamiento de los robots participantes en ROBOCUP2011 contaron con la siguiente

distribución de tiempo, representadas a continuación en segundos:

Segundos minutos

desplazamiento ROBOCUP2011 rectilineo 20.514 0.3419

desplazamiento ROBOCUP2011 zig-zag 1080 18

desplazamiento ROBOCUP2011 circular 540 9

tiempo total desplazamiento 1640.51 27.3419

Imagen 18

Distribución de tiempo según tipo de desplazamiento robots ROBOCUP

Los resultados que arrojaron las pruebas de desplazamiento rectilíneo justifican la cantidad de pruebas

realizadas, ya que se evidencia un impedimento físico de alcanzar los puntos atractores sería poco

productivo para el ejercicio experimental seguir ejecutando un número mayor de pruebas de

desplazamiento.

Teniendo en cuenta estos resultados se define que los robots participantes en el LARC 2010 serán los

utilizados para la ejecución de las pruebas de nivel 1 y nivel 2.

desplazamiento ROBOCUP2011 rectilineo

desplazamiento ROBOCUP2011 zig-zag

desplazamiento ROBOCUP2011 circular


8.2. Análisis resultados Nivel 2y Nivel 3

Los resultados arrojados por estos niveles de pruebas fueron lastimosamente alejados de lo esperado ya

que en ninguno de los datos recolectados por las pruebas se obtuvo una respuesta positiva a la invitación

para conformar una micro sociedad. A continuación se muestran los errores y se explicaran sus causas:

Error1: java.lang.NullPointerException

Ubicación: MicrosocietyStrategies.MCC.SocietyCreationGuard.sendEndMessages

BESA_2_2_9.Kernell.System.AdmBESA.getHandlerByAlias

MOTIVO: no se encontró un agente con el alias especificado por lo tanto no puede enviar el

mensaje.

CONSECUENCIA: no se puede conformar la micro sociedad


Ubicación: MicrosocietyStrategies.MCC.SocietyCreationGuard.funcExecGuard


MOTIVO: no se encontró un agente con el alias especificado por lo tanto no puede ejecutar una

guarda asociada a este agente.

CONSECUENCIA: no se puede conformar la micro sociedad.


capaerror5: MicrosocietyStrategies.MCC.SocietyCreationGuard.sendInvitationMessages


MOTIVO: no se encontró un agente con el alias especificado por lo tanto no puede enviar el

mensaje.

CONSECUENCIA: no se puede conformar la micro sociedad.

En las 15 pruebas desarrolladas se encontraron estas anormalidades, por lo que en ninguna se pudo

conformar la micro sociedad, dado esto no se pudo establecer una comparación directa con los datos

entregados por Diego Castillo y Sebastián Plata en su trabajo de grado [6]. Sin embargo, a este punto del

protocolo ProPAC ya se pueden establecer los factores que generaban la diferencia entre las ejecuciones

simuladas y las ejecuciones en los robots físicos.

A continuación se exponen imágenes en las que se evidencia la detección de una oportunidad de ejecutar

alguna acción cooperativa pero, desafortunadamente, no se recibe una respuesta afirmativa al evento.


Imagen 19

Visualización donde se evidencia la imposibilidad de conformar la micro sociedad

Imagen 20

Visualización donde se evidencia la imposibilidad de conformar la micro sociedad 2


Imagen 21

Visualización donde se evidencia la imposibilidad de conformar la micro sociedad 3


9. Conclusiones

Las conclusiones registradas a continuación están basadas en los resultados de las pruebas realizadas, en

las mejoras que fueron necesarias realizar en la etapa previa a la ejecución del protocolo y en el estado

actual del modelo MRCC, sus herramientas y el estado de los robots físicos. Para conocer en detalle los

cambios realizados a partir de estas conclusiones diríjase al documento “Informe código modificado”.

El simulador que se uso durante la ejecución de la tesis de Sebastián Plata y Diego Castillo [6]

(ver numeral 1 sección 4 Análisis del estado actual del modelo MRCC) presentaba limitaciones

que permitían el funcionamiento condicionado de las acciones cooperativas. Al permitir un

manejo poco riguroso de los identificadores de los agentes que controlaban los robots facilitaban

la conformación de las micro sociedades, al realizar el cambio por el simulador grSim[19] (ver

numeral 1 sección 6.Herramientas desarrolladas y utilizadas en el marco de ProPAC) se evidencio

la dificultad al manejar estos identificadores de manera poco rigurosa. Debido a esto, se debe

modificar a nivel de código el manejo de los identificadores de los agentes que controlan los

robots, se hace la aclaración que este arreglo no se encuentra dentro del marco de ProPAC puesto

que el fin de este protocolo no es el correcto funcionamiento de las acciones cooperativas sino

encontrar la(s) razón(es) por la(s) cual(es) las ejecuciones en simulación difieren con las

ejecuciones en los robots físicos. Sin duda alguna el uso de este simulador entregaba resultados

alejados de la realidad por sus componentes y por los elementos físicos que no tenía en cuenta,

como la física del desplazamiento de los robots, el ángulo de visión que le asignaba a los robots

simulados y la morfología de los robots simulados.

La velocidad de los robots físicos comparada con la velocidad de los robots en simulación varia

ampliamente, lo que hace que el movimiento de los robots hacia el punto atractor y su ubicación

con precisión sobre este varié de forma considerable, representando el factor más relevante de

diferencia entre la ejecución de las acciones en simulación y la ejecución de las acciones por parte

de los robots reales. Debido a esto, dentro del marco de ProPAC, se debe modificar a nivel de

código el cálculo de la velocidad de aproximación al punto atractor.

La velocidad de los robots que compitieron en LARC2010, comparada con la velocidad de los

robots que compitieron en ROBOCUP2011, es menor en un 50%, se debe tener en cuenta este

factor a la hora de seleccionar los robots para competir en un posible escenario donde se utilicen

las dos plataformas robóticas. Se hace la aclaración que la velocidad alcanzada por los robots


participantes en ROBOCUP2011, aunque es mayor, no es suficiente para ser considerada una

velocidad competitiva.

El modelo MRCC necesita una reestructuración en la capa microsocial. Esta reestructuración se

debe orientar directamente a mejorar manejo de los identificadores de los agentes, ya que esta es

la razón por la cual no se puede enviar las invitaciones a conformar las micro sociedades y como

consecuencia su ejecución.

Los resultados arrojados por las pruebas ejecutadas dentro del marco del protocolo de pruebas

ProPAC permiten establecer que la variable relevante que debe ser medida, en futuras iteraciones

de este protocolo, es la velocidad. Cabe aclarar que los mecanismos de control de esta velocidad

se deben hacer directamente en hardware, por lo que se hace necesario el trabajo multidisciplinar

en conjunto con el departamento de Ingeniería Electrónica de la Pontificia Universidad Javeriana.

El proyecto de futbol robótico del equipo Bochica, sobre el que se ejecuto el protocolo de pruebas

ProPAC, debe estar soportado por un trabajo conjunto, no solo con el departamento de Ingeniería

Electrónica, sino con aquellas facultades que puedan brindar apoyo y conocimiento relevante que

permitan depurar y mejorar los procesos y mecanismos que intervienen en la operación del

equipo de futbol Bochica.


10. Post Mortem

Este ultimo capitulo de contenido se entrega la relación de la planeación inicial con respecto a al

tiempo que realmente tomo la ejecución del trabajo degrado.

La siguiente tabla muestra la planeación inicial en semanas de las fases metodológicas propuestas

para este trabajo de grado, el consolidado total de 23 semanas, 5 más de lo normal para la ejecución

de un trabajo de grado de manera regular, esto se debe a que previamente (en el periodo 1110,

primero de 2011) se cursó la asignatura Proyecto Especial en Ingeniería de Sistemas, sirviendo esto

como un mecanismo para apropiar concentos y estructuración del estado del arte.

Fase Metodológica

Semanas Planeadas

1 3

2 3

3 4

4 9

5 4

total= 23 Tabla 28

Semanas asignadas por fase metodológica antes de iniciar ProPAC

A continuación se presenta la tabla con la cantidad de semanas efectivas.

Fase Metodológica

Semanas Efectivas

1 3

2 4

3 6

4 7

5 3

total= 23 Tabla 29

Semanas empleadas por fase metodológica durante el desarrollo de ProPAC

Estas tablas indican que las metodologías diseñadas fueron acertadas en cuanto a su definición y la

definición de su procedencia, de otra manera los escenarios de pruebas, y las pruebas en general, no

hubieran contado con un diseño tan bueno. En cuanto a la diferencia de las semanas de la fase

metodológica 3 se evidencia el tiempo que fue necesario para corregir errores que no se esperaban


encontrar. Cabe resaltar que hubo un tiempo de este periodo (fase 3) que fue dedicado a la

preparación del equipo Bochica para la preparación de la competencia del LARC2011.

En conclusión, la planeación fue acertada, ofreció tiempos justos e incluso la posibilidad de ejecutar

tareas de algunas fases en paralelo sin interferir unas con otras.


11. Anexos

Anexo 1: Especificación de pruebas ProPAC

Tabla de contenido

Tabla de contenido .................................................................................................................................... 73

Tabla de Imágenes .................................................................................................................................... 73

1. Introducción ...................................................................................................................................... 74

2. Código Modificado ........................................................................................................................... 74

3. Código Agregado .............................................................................................................................. 75

Tabla de Imágenes

Imagen 1 GUI Visualizador Estado Agentes Parte 1 ............................................................................... 77

Imagen 2 GUI Visualizador Estado Agentes Parte 2 ............................................................................... 78


1. Introducción

Este documento entrega información relevante acerca del código agregado al modelo MRCC, los cambios

realizados dentro de este contexto fueron propuestos a partir del análisis de los datos arrojados por las

pruebas realizadas, estos cambios están orientados únicamente a hacer que los resultados de las pruebas

en simulación sean lo más parecido posible a las pruebas en ejecución con los robots físicos. Dentro del

marco de ProPAC se realizaron dos modificaciones y una adición de código. La primera modificación

del código está relacionada con un rol usado para ejecutar las pruebas unitarias, el segundo cambio

corresponde al modo en el que se calcula la velocidad de los robots al momento de acercarse al punto

atractor. La adición del código está relacionada con el visualizador de los agentes y su estado.

2. Código Modificado

El código modificado del modelo MRCC en el contexto de ProPAC corresponde a la modificación del

rol DEFAULT ROLE, es un rol estructurante cuya única función es ir a puntos atractores específicos. La

otra modificación corresponde al cálculo de las zonas de desaceleración y frenado de los robots que

compitieron en ROBOCUP2011. Esta modificación surge de la evidente necesidad (información

proporcionada por los resultados de las pruebas del nivel 1). Según el análisis de los datos y teniendo en

cuenta los errores encontrados a nivel de código, este es el único cambio que hay que realizar.

El mecanismo de cálculo de las velocidades de los robots, así como de las zonas de desaceleración en

función de la proximidad del punto atractor, están definidas por una función de perfil de velocidad. Esta

función esta modelada en la clase ActionAtractorPoint, del paquete RoboCoop.Actions del proyecto

Rational, modulo fundamental del modelo MRCC.

En este caso es necesario modificar el valor de las variables que representan:

Intervalo de Zona de Frenado

o Variable prívate final double DZM que representa la zona muerta de aceleración del robot

al aproximarse al punto atractor.

o Variable prívate final double ARCZM que representa el arco en el que el robot debe tener

velocidad lineal 0 por su cercanía al punto atractor.

Al iniciar el protocolo estos contaban con los siguientes valores:

private final double DZM = 80/8.0;

private final double ARCZM = 0.05;

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación Para obtener un mejor desplazamiento de los robots se han cambiado a los siguientes valores:

private final double DZM = 140/8.0;

private final double ARCZM = 0.03;

Al realizar estos cambios se realizaron las siguientes pruebas:

12 pruebas de desplazamiento de las cuales en todas se alcanzo con gran precisión y con una velocidad

semejante a la mostrada en las pruebas de nivel1. El cambio realizado ha sido de gran ayuda para

conseguir cada vez mas resultados homogéneos.

3. Código Agregado

El código que se agregó en el modelo MRCC en el marco de ProPAC descrito a continuación

corresponde a la herramienta VisualizadorEstadoAgentes (para mayor información diríjase al documento

“Memoria ProPAC - v1.0” disponible en

http://pegasus.javeriana.edu.co/~CIS1130SD04/documentos.html, sección 6. Herramientas desarrolladas

y utilizadas en el marco de ProPAC.

Esta aplicación que ya se encuentra integrada al modelo MRCC basa su funcionamiento en la metodología

y tecnología de agentes de agentes, en este caso en un agente que recoge la información de los demás

agentes que representan jugadores en ejecución, tanto en simulación como en ejecución física, para

posteriormente desplegarlos en una interfaz grafica que entrega información oportuna, confiable y

ordenada.

La estructura de archivos de esta aplicación se encuentra descrita continuación

Nombre del

proyecto VisualizadorDatosAgentes

Numero de paquetes 8

Paquete 1 – Agente que organiza la información a ser

mostrada en la interfaz

Nombre AgenteInterfaz

Clases: AgenteInterfaz

EstadoInterfaz

http://pegasus.javeriana.edu.co/~CIS1130SD04/documentos.html

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación Paquete 2 – Comportamientos del agente que

organiza la información a ser mostrada en la interfaz

Nombre AgenteInterfaz.Behavior

Clases: BehaviorInt

GuardInterfaz

Paquete 3 – Agente encargado de recolectar

información.

Nombre AgenteVisualizador

Clases:

EstadoVisualizador

VisualizadorAgente

InfoAgenteRobot

Paquete 4 – Comportamientos del agente encargado

de recolectar la información de los agentes.

Nombre AgenteVisualizador.Behavior

Clases:

BehaviorBis

GuardActualizarAg

GuardModifyInfoAgentes

Paquete 5 – Clase que representa la abstracción de

los datos necesarios de cada agente para mostrar en

la interfaz.

Nombre AgenteVisualizador.data

Clases: DataVisualizador

Paquete 6 – Logger adaptado de la versión

desarrollada por Julián Ángel y Modificada por

Andrés Téllez

Nombre Utilities

Clases: LoggerAdaptado

Paquete 7 – Contiene la función de inicio del agente

visualizador

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación Nombre Visualizador

Clases: Main

Paquete 8 – GUI (Interfaz grafica de usuario) del

visualizador del estado de los agentes.

Nombre Visualizadordatosagentes

Clases: FrameVisualizacion

Explicación de la GUI:

1 2 3 4 5 6 7

Imagen 1

Visualizador Estado Agentes Parte 1

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación 8 9 10 11 12 13

Imagen 2

Visualizador Estado Agentes Parte 2

Descripción de los campos que componen la GUI del visualizador del estado de los agentes.

Numero

Campo Descripción

1 Indica el numero del agente

2 Tipo de jugador: informa si los datos pertenecen a un jugador activo.

3 Rol: Informa el rol actual del jugador con el identificador indicado

4

Posición (x,y): informa la ubicación actual de agente en coordenadas

x,y relacionadas con las dimensiones de la cancha

5

Angulo: muestra el ángulo del agente referente a la ubicación del arco

contrario

6

Atractor(x,y): informa la ubicación a la que debe dirigirse el agente en

coordenadas x,y relacionadas con las dimensiones de la cancha

7 Dribbler: informa si se da la orden al agente de accionar el mecanismo


de retención de la pelota.

8

Kicker: informa si se da la orden al agente de accionar el mecanismo de

retención de la pelota.

9

Acción Cooperativa: Informa que acción cooperativa que el agente ve

con posibilidad de ejecutar.

10

Matching: Informa el valor de evaluación de posibilidad de ejecución

de la acción cooperativa del campo 9.

11

Dist. Al Atractor, informa la distancia a la cual se encuentra el robot de

su atractor

12

Atr. Alcanzado en: Caja de verificación que se activa cuando el punto

atractor es alcanzado.

13 Segs. Informa en cuantos segundos fue alcanzado el punto atractor.

El código fuente con los cambios realizados y el código fuente agregado se encuentran disponibles en:




Anexo2: Informe código modificado

Contenido

1. Introducción ....................................................................................................................... 81

2. Definición de niveles de pruebas. ...................................................................................... 81

3. Especificación de niveles de pruebas ................................................................................. 81

3.1. Nivel 1: Pruebas unitarias. ......................................................................................... 81

3.2. Nivel 2: Pruebas de acciones cooperativas controladas .............................................. 83

3.3. Nivel 3: Pruebas de hardware soportadas por agentes en simulación ........................ 85

4. Diseño de escenarios para pruebas de nivel 2 y nivel 3 ...................................................... 86

4.1. Escenarios de prueba en contexto defensivo .............................................................. 86

4.2. Escenarios de prueba en contexto ofensivo. ............................................................... 90

5. Ejecución de las pruebas .................................................................................................... 93

5.1. Inventario de Hardware .............................................................................................. 93

5.2. Inventario de Software ............................................................................................... 94

5.3. Recomendaciones....................................................................................................... 94

6. Referencias ........................................................................................................................ 94


1. Introducción

En este documento se realiza una descripción corta, completa y concreta de las pruebas diseñadas para el

Protocolo de Pruebas de Acciones Cooperativas ProPAC. El objetivo único de este documento servir

como guía rápida para conocer rápidamente y de primera mano estas pruebas, su objetivo, los elementos

involucrados en ellas y las recomendaciones para ejecutarlas.

Si desea conocer mayor detalle de las pruebas y los fundamentos que la sustentan, sírvase de consultar la

memoria del trabajo de grado “Protocolo de Pruebas de Acciones Cooperativas para Robots Futbolistas -

ProPAC”.

2. Definición de niveles de pruebas.

Teniendo en cuenta los aspectos globales que intervienen en la ejecución de las acciones cooperativas en

los robots físicos, se establecieron 3 bloques de pruebas con características similares de ejecución y

recolección de datos.

Nivel 1: Pruebas unitarias enfocadas al funcionamiento individual de cada robot del equipo de

futbol robótico “Bochica” de la Pontificia Universidad Javeriana.

Nivel 2: Pruebas de acciones cooperativas, en ambiente controlado, en las que intervendrán más

de un robot.

Nivel 3: Pruebas de hardware soportadas por agentes en simulación. Este nivel se puede

considerar como una extensión del Nivel 2.

3. Especificación de niveles de pruebas

3.1. Nivel 1: Pruebas unitarias.

Estas pruebas estarán únicamente orientadas a evaluar los aspectos funcionales de los robots de manera

individual. Es el primer nivel de pruebas debido a que es necesario conocer el estado funcional de los

robots físicos para evitar a toda costa generar datos en las pruebas que reflejen el malfuncionamiento de

los robots físicos y no correspondan al funcionamiento de las acciones cooperativas.

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación Pruebas a desarrollar en este nivel:

a. Relacionadas con la cámara del sistema de visión. Este grupo de pruebas es un requisito

indispensable para el proceso de automatización de las pruebas, su objetivo es obtener

métricas de tiempo y espacio para cada una de las pruebas que se vayan a ejecutar. De la

precisión encontrada en estas pruebas dependió la definición de los umbrales de

distancia y tiempo para las pruebas de desplazamiento de los robots. Las pruebas

consisten en:

i. Realizar varias tomas de puntos estáticos con el fin de calcular la distancia entre

ellos.

ii. Realizar varias tomas de recorrido de un robot de un punto estático a otro punto

estático con el fin de calcular el tiempo empleado en el recorrido.

b. Relacionadas con las Baterías. El objetivo de este grupo de pruebas es conocer el rango

de funcionamiento de los robots dependiendo de las baterías en cuanto a tiempo y

cantidad de carga. Los resultados de estas pruebas entregaran una aproximación confiable

a una cantidad realista de pruebas a realizar con más de un robot. Las pruebas a realizar

son:

i. Medir la cantidad máxima de carga de cada batería AA de 1.5v. Esta medición se

realizara una vez al iniciar el protocolo de pruebas y antes de realizar cualquier

otra prueba (excluyendo las pruebas relacionadas con la cámara del sistema de

visión)

ii. Medir el tiempo que toma la batería en alcanzar un nivel de carga lo

suficientemente bajo para impedir el movimiento del robot. Esta prueba se

ejecutara una vez se detecte que cada robot deja de responder de manera eficiente

teniendo en cuenta la velocidad de los motores y la operación de los elementos de

pateo (kicker) y traslado del balón (dribbler).

c. Relacionadas con el desplazamiento de los robots. El objetivo de este grupo de pruebas es

determinar si los movimientos de los robots (de manera individual) responden según lo

esperado teniendo en cuenta la recepción de las tramas por parte de la tarjeta ZigBee

receptora y la reacción de los motores a las ordenes incluidas en las tramas. Las pruebas a

realizar son:

i. Realizar desplazamientos siguiendo el contorno de un círculo de radio constante,

este radio estará especificado en la descripción formal de esta prueba. Este tipo


de desplazamiento permite obtener una medida de precisión acerca de la

ejecución continua y repetitiva de los movimientos del robot y como responden

los motores a estas repeticiones.

ii. Realizar desplazamientos rectilíneos. Este tipo de desplazamiento se evalúa con

el fin de conocer la precisión en los desplazamientos frontales, especialmente

efectuados en desplazamientos hacia puntos atractores que no se encuentran en

una distancia corta.

iii. Realizar desplazamientos en Zigzag avanzando de manera frontal teniendo en

cuenta la orientación del robot. Este tipo de desplazamiento se evalúa con el fin

de obtener datos que permitan optimizar los movimientos de evasión de

obstáculos.

d. Relacionadas con el disparo. El objetivo de este grupo de pruebas es probar las

funcionalidades individuales de cada robot relacionadas con el disparo y los pases que se

realizaran en acciones cooperativas de ataque y defensa. Este conjunto de pruebas es

importante para saber el grado de confiabilidad de las acciones cooperativas que

involucren disparos y/o pases a otros robots.

i. Realizar varios disparos de manera repetida y continua con el fin de hallar un

tiempo conveniente y eficiente entre disparos, estos disparos se realizaran sin

generar ningún desplazamiento para el robot.

ii. Realizar varios disparos de manera repetida y continua con el fin de establecer la

precisión de los disparos, estos disparos estarán orientados hacia el mismo punto.

iii. Realizar varios disparos de manera repetida y continua con el fin de calcular

velocidad de la pelota impactada.

3.2. Nivel 2: Pruebas de acciones cooperativas controladas

Estas pruebas están orientadas a evaluar la interacción de dos o más robots. Este nivel de pruebas es el

que mayor cantidad de datos para analizar entregará para su posterior comparación con la tesis de

Sebastián Plata y Diego Castillo [1] ya que evalúan directamente el funcionamiento de las acciones

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación cooperativas. De igual manera se deben tener en cuenta cuales son las condiciones y características de los

robots para no alterar los resultados obtenidos en las iteraciones posteriores.













1. Ejecutar las pruebas de acciones cooperativas desplegadas en el video de



Plata [1] que se ajusten a este protocolo.







micro sociedades.










3.3. Nivel 3: Pruebas de hardware soportadas por agentes en simulación

Este nivel de pruebas es un nivel en el que se integrarán de forma directa el sistema de simulación

(software) y el de los robots físicos (hardware). La herramienta seleccionada para desarrollar este nivel de

pruebas es el simulador GrSim [2] que maneja actualmente el equipo “Bochica”, ofreciendo la ventaja de

manejar el mismo mecanismo de comunicación que maneja el sistema de visión que también maneja el

equipo “Bochica”. Este nivel puede ser visto como una extensión del nivel 2, por lo tanto contemplara las

mismas pruebas. Aunque contemple la misma cantidad de pruebas no implica que se ejecutaran todas,

solo se ejecutaran aquellas que necesiten el soporte de una gente o un obstáculo simulado. Con esta

extensión se busca mitigar la falta de robots u obstáculos físicos mediante el uso de agentes u obstáculos

simulados.
























micro sociedades.









4. Diseño de escenarios para pruebas de nivel 2 y nivel 3

El diseño de los escenarios descrito a continuación aplicara de manera simultánea para los niveles 2 y 3

ya que estarán directamente orientados a tener en cuenta la cantidad de robots, la posición de los robots

(compañeros y enemigos), y los roles que tendrán cada uno de ellos. Este diseño de escenarios también

permitirá definir la cantidad de repeticiones adecuadas para obtener un grupo de datos relevantes. Los

escenarios dispuestos a continuación estarán discriminados en 2 grupos, acciones en el contexto defensivo

y acciones en el contexto ofensivo.

4.1. Escenarios de prueba en contexto defensivo

Las acciones cooperativas que intervienen en este grupo de escenarios son:

APPROACH

SHOOT

PASS


TRIANGLE

MOVETRIANGLE

SQUARE

Aunque la acción SHOOT esta inicialmente orientada a acciones ofensivas se tiene en cuenta para efectos

de despejar el balón del área defensiva y reducir el riesgo de recibir un gol.


MRCC del documento “MemoriaProPAC”.

Los roles que intervienen en este grupo de escenarios son:

ARQUERO

DEFENSA_DERECHO

DEFENSA_IZQUIERDO

Los roles DEFENSA_DERECHO y DEFENSA_IZQUIERDO son roles que cuentan con la misma

naturaleza que el rol estructurarte DEFENSA, lo que permite contar en cualquier caso con un robot que

cuente con el rol estructurarte DEFENSA sin la necesidad de estar ligado a una zona derecha o izquierda

y permitirle al protocolo ProPAC evaluar casos en los que intervengan más de 2 defensas. Estos tres roles

nos entregan tres zonas aptas para el desplazamiento e interacción de los robots:

Zona de Arquero

Zona defensiva derecha

Zona defensiva izquierda



escenarios (6 acciones * 3 roles), sobre los cuales se aplicara un filtro, basado en los roles que

intervienen, para establecer cuál es la cantidad de escenarios relevantes para el contexto de ProPAC. A

continuación se presenta la relación de los escenarios diseñados.






Contexto Defensivo

Numero de robots 1





Contexto Defensivo

Numero de robots 1




Zona(s) involucrada(s) Zona defensiva Izquierda

Contexto Defensivo

Numero de robots 1





Contexto Defensivo

Numero de robots 1





Contexto Defensivo

Numero de robots 1




Zona(s) involucrada(s) Zona defensiva Izquierda

Contexto Defensivo

Numero de robots 1




Rol(es) involucrado(s) Arquero, Defensa_Izquierdo

Zona(s) involucrada(s) Zona de Arquero, Zona defensiva izquierda

Contexto Defensivo

Numero de robots 2



Rol(es) involucrado(s) Arquero, Defensa_derecho

Zona(s) involucrada(s) Zona de Arquero, Zona defensiva derecha

Contexto Defensivo

Numero de robots 2



Rol(es) involucrado(s) Defensa_Izquierdo, Defensa_derecho


Contexto Defensivo

Numero de robots 2





Contexto Defensivo

Numero de robots 3



Rol(es) involucrado(s) Defensa_Derecho, Defensa_Izquierdo, Defensa


Contexto Defensivo

Numero de robots 3





Contexto Defensivo


Numero de robots 3



Rol(es) involucrado(s) Defensa, Defensa_Derecho, Defensa_Izquierdo


Contexto Defensivo

Numero de robots 3



Rol(es) involucrado(s) Arquero, Defensa_derecho, Defensa_Izquierdo, Defensa

Zona(s) involucrada(s) Zona de Arquero, Zona defensiva izquierda, Zona defensiva Derecha

Contexto Defensivo

Numero de robots 4



Rol(es) involucrado(s) Defensa_derecho, Defensa_Izquierdo, Defensa, Defensa


Contexto Defensivo

Numero de robots 4



existentes y las acciones cooperativas, por lo tanto se tendrán en cuenta estos 15 escenarios pare ejecutar

las pruebas de los niveles 2 y 3 en el contexto defensivo.

4.2. Escenarios de prueba en contexto ofensivo.


APPROACH

SHOOT

PASS

TRIANGLE


MOVETRIANGLE

SQUARE

Para conocer mayor detalle de estas acciones por favor diríjase a la sección Análisis del estado actual del

modelo MRCC del documento “MemoriaProPAC”.

Los roles que intervienen en este grupo de escenarios son:

DELANTERO_DERECHO

DELANTERO_IZQUIERDO

Estos dos roles nos entregan dos zonas aptas para el desplazamiento e interacción de los robots:

Zona ofensiva derecha

Zona ofensiva izquierda



escenarios (6 acciones * 2 roles), sobre los cuales se aplicara el mismo filtro utilizado para los escenarios

del contexto defensivo, basado en los roles que intervienen, para establecer cuáles es la cantidad de

escenarios relevantes en el contexto de ProPAC. A continuación se presenta la relación de los escenarios

diseñados.





Contexto Ofensivo

Numero de robots 1





Contexto Ofensivo


Numero de robots 1





Contexto Ofensivo

Numero de robots 1



Rol(es) involucrado(s) Delantero_izquierdo


Contexto Ofensivo

Numero de robots 1



Rol(es) involucrado(s) Delantero_Izquierdo, Delantero_Derecho


Contexto Ofensivo

Numero de robots 2



Rol(es) involucrado(s) Delantero_Izquierdo, Delantero_Derecho, Delantero


Contexto Ofensivo

Numero de robots 3


Acción a probar MoveTriangle

Rol(es) involucrado(s) Delantero_Izquierdo, Delantero_Derecho, Delantero


Contexto Ofensivo

Numero de robots 3



Rol(es) involucrado(s) Delantero_Derecho, Delantero_Izquierdo, Delantero, Delantero



Contexto Ofensivo

Numero de robots 4



existentes y las acciones cooperativas, por lo tanto se tendrán en cuenta estos 12 escenarios para ejecutar

las pruebas de los niveles 2 y 3 en el contexto ofensivo.

5. Ejecución de las pruebas

En este apartado del documento se podrán conocer los elementos de hardware y software necesarios para

la correcta y satisfactoria ejecución de las pruebas diseñadas y especificadas anteriormente, a demás se

podrán conocer las recomendaciones generales para la ejecución de las pruebas.

5.1. Inventario de Hardware

Para la ejecución de las pruebas de nivel 1 se necesita contar mínimo con:

1 robot participante en el IEEE –Sao Paulo, Brasil Latin American Robotics Competition 2010

1 robot participante en el IEEE-Istanbul-Turkey Robocup 2011

8 baterías AA de 1.4 voltios y 220 miliamperios.

1 cámara firewire

Para la ejecución de las pruebas de nivel 2 y nivel 3 se necesita contar mínimo con:

3 robots participantes en el IEEE –Sao Paulo, Brasil Latin American Robotics Competition 2010,

reemplazables por 3 robots participantes en el IEEE-Istanbul-Turkey Robocup 2011 con el

condicionamiento de tener control de velocidad de los motores directamente en hardware.

5 robots participantes en el IEEE –Sao Paulo, Brasil Latin American Robotics Competition 2010,

reemplazables por 3 robots participantes en el IEEE-Istanbul-Turkey Robocup 2011 con el

condicionamiento de tener control de velocidad de los motores directamente en hardware para las

pruebas de competencia (partidos).

8 baterías AA de 1.4 voltios y 220 miliamperios por cada robot existente.

1 cámara firewire

2 cámaras firewire para las pruebas de competencia (partidos).


2 reflectores de 150 watts para generar una iluminación potente y estable.

5.2. Inventario de Software

Para la ejecución de las pruebas de nivel 1 se necesita contar con la ejecución de:

Implementación del modelo MRCC [4]

Herramientas de Visualización de Agentes y Visualización Estado Agentes simultáneamente con

el sistema MRCC

Sistema de visión SSL Visión [3]

Para la ejecución de las pruebas del nivel 2 y el nivel 3 se necesita contar con los 3 sistemas mencionados

anteriormente a demás de:

Herramienta GrSim [2] en caso de necesitar agentes soportados por simulación.

5.3. Recomendaciones

Para la correcta ejecución de las pruebas sírvase de seguir estas recomendaciones.

No ejecutar prueba alguna hasta aproximadamente 5 minutos después de encendidos los

reflectores para evitar capturas de poca calidad que no identifiquen los elementos ubicados en el

terreno de juego.

Verificar la carga de las baterías antes de ejecutarlas pruebas y de ser necesario cargarlas.

Encontrar un escenario físico de pruebas que tenga las dimensiones establecidas para

competencia [5]

Bloquear cualquier fuente de luz externa al sistema.

6. Referencias

[1] Diego Castillo y Plata Sebastián, «Modelo de gestión de formaciones que amplía el modelo

de control de cooperación basado en multiresolución MRCC», Pontificia Universidad

Javeriana.2010.

Memoria de Trabajo de Grado ProPAC- Investigación [2] Parsian Small Size League www.parsianrobotic.ir Team, GrSim, Simulator for Robocup Small

Size League.www.parsianrobotic.ir/grsim/

[3] Small Size League Vison System. Recurso web disponible en: http://small-size.informatik.uni-

bremen.de/sslvision

[4] Enrique González, Adith Perez, Juan Cruz, Cesar Bustacara.“MRCC: A Multi-Resolition

Cooperative Control Agent Architecture”. Pontificia Universidad Javeriana. 2007

IEEE/WIC/ACM International Conference on Intelligent Agent Technology.

[5] Small Size League Robocup Rules. Recurso web, disponible en:

http://small- size.informatik.uni-bremen.de/rules:main

http://www.parsianrobotic.ir/grsim/

http://small-size.informatik.uni-bremen.de/sslvision


http://small-size.informatik.uni-bremen.de/rules:main


12. Referencias y bibliografía

[1] Prof. Cecilia V. Murrugarra Quiroz. Definición de protocolo de pruebas. Profesor Asistente,

Departamento de Electrónica y Circuitos, Universidad Simón Bolívar, Venezuela.2005.

Disponible en: http://prof.usb.ve/cmquiroz/ec3881/proto-pruebas.html.

[2] Alfredo Florián Méndez. Teoría de diseño de experimentos. Capítulo 4 de: Caracterización

de la Cantera para Propagación de Señales de RF. Universidad de las Américas Puebla, Escuela

de Ingeniería y Ciencias, Departamento de Computación, Electrónica, Física e Innovación.

Cholula, Puebla, México a 11 de enero de 2008.

[3] ASTM (American Society for Testing and Materials). Magazines & Newsletters / ASTM

Standarization News.¿Qué son la repetibilidad y la reproducibilidad? Mayo/Junio 2009.

[4] Bhandare, S.; Doshi, S.; Brown, T.X.; Sanghani, S.; , "Comparison of two wireless ad hoc

routing protocols on a hardware test-bed," Wireless Communications and Networking, 2003.

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1990. Proceedings of the IEEE International Workshop on , vol.2, no., pp.851-854, 20-22

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[6] Diego Castillo y Plata Sebastián, «Modelo de gestión de formaciones que amplía el modelo

de control de cooperación basado en multiresolución MRCC», Pontificia Universidad

Javeriana.2010.

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[8] Hernández Sampieri, Roberto. “Metodología de la Investigación”. Primera edición.

Editorial McGRAW-HILL INTERAMERICANA DE MEXICO, S.A. de C.V. Edo. De México.

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[9] “Variable Types”. Indiana University. Recurso web, disponible en:

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2011.

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web disponible en: http://small-size.informatik.uni-bremen.de/ Fecha de consulta mas

reciente: 28 de Octubre de 2011.

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tecnológico Autónomo de México. 2006.

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Columna Ingrávida”. Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona.

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balears-prueban-con-exito-el-robot-autonomo-para-tareas-de-intervencion-submarinas/ Fecha de

consulta mas reciente: 29 de Octubre de 2011.

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[20] Rodrigo Muñoz, «PROPUESTA PARA TRABAJO DE GRADO. TITULO: Protocolo de

Pruebas de Acciones Cooperativas para Robots Futbolistas - ProPAC», Pontificia Universidad

Javeriana.2011.

[21] Enrique González, Fernando De la Rosa, Alvaro Sebastian Miranda, Julian Angel, Juan Sebastian

Figueredo. “A Control Agent Architecture for Cooperative Robotic Tasks” Pontificia Universidad

Javeriana.Universidad de los Andes.

[22] Enrique González, AdithPerez, Juan Cruz, Cesar Bustacara.“MRCC: A Multi-Resolition

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multipoint-rfmodules/xbee-series1-module#overview Fecha de consulta mas reciente: 7 de

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[24] Small Size League Vison System. Recurso web disponible en: http://small-size.informatik.uni-

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Rodrigo Muñoz González