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Your Name Your Title Your Organization (Line #1) Your Organization (Line #2) 2005-12-31 Diseño de un agente conductor en TORCS Álvaro Sempere Plaza Proyecto.

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1 Your Name Your Title Your Organization (Line #1) Your Organization (Line #2) Diseño de un agente conductor en TORCS Álvaro Sempere Plaza Proyecto Fin de Carrera

2 2 OBJETIVOS Diseño de un agente inteligente Contexto Torcs y arquitectura Sensores y actuadores Tipos de curvas. Máquina de estados Funciones Predicción de pista Aprendizaje y reconocimiento Corrección Predicción Experimentos Frenos Marchas Análisis (interfaz gráfica) Conclusiones Estudio y comparativas OBJETIVO PRINCIPAL: QUE EL COCHE NO SE SALGA NUNCA A LA VEZ QUE INTENTE OBTENER EL MEJOR TIEMPO DE CARRERA

3 3 TORCS Simulador de coches de carreras Championship 2009

4 4 Arquitectura TORCS Servidor envía resultados de simulación, cliente envía parámetros.

5 5 Sensores Angulo al eje Sensor que marca el ángulo que hay entre el eje longitudinal del coche y el eje de la pista, en sentido antihorario.

6 6 Sensores Distancia desde la línea de meta. Distancia en metros que hay desde la línea de meta hasta la posición actual del coche, a través del eje de la calzada.

7 7 Sensores Distancias al borde. Vector de 19 posiciones que devuelven la distancia a los bordes de la pista. ¡¡Solo 100 metros!!

8 8 Sensores Posición en la calzada Posición del coche normalizada a lo ancho en la calzada.

9 9 Actuadores Acelerador [0,1]. Freno [0,1]. Giro [-pi/2, pi/2]. Marcha (-1,0,1,2,3,4,5,6)

10 10 Tipos de curvas Curvas simples Curvas compuestas. Formadas por varias simples.

11 11 Máquina de estados Estado4 (inicial) Recta Estado1 Comienzo de curva Estado2 Durante curva Estado3 Fin de curva Estado5 Fuera de la calzada

12 12 Máquina de estados Transición: Estado4 Estado1 Si viene una curva Estado1 en caso contrario Estado4

13 13 Máquina de estados Viene una curva. Los 3 sensores del frente: OR I < F < DI > F > D Diferencia de pendientes >= 0.01

14 14 Máquina de estados Transición: Estado1 Estado2 Si borde empieza a curvarse Estado2 en caso contrario Estado1

15 15 Máquina de estados El borde empieza a curvarse. Si la diferencia de pendientes es mayor o igual que 0.01 Sensor 14 (derecha) y 5 (izquierda) CAMBIO

16 16 Máquina de estados Transición: Estado2 Estado3 Si curvatura cambia o distancia lejana Estado3 en caso contrario Estado2

17 17 Máquina de estados La curvatura cambia Nueva curva Curva compuesta Detección: Cálculo de la diferencia de las pendientes Cálculo periódico del radio (cada 5 instantes) Distancia lejana Vector del frente >= 90 metros

18 18 Máquina de estados Transición (alternativa): Estado2 Estado5 Si salimos de la calzada Estado5 en caso contrario Estado2

19 19 Máquina de estados Comportamiento especial estado5 Cuando estemos fuera de la calzada normalmente el coche seguirá con normalidad, como si fuera por recta Excepción BLOQUEO

20 20 Máquina de estados ¿Cómo sabemos si estamos bloqueados? Si (anguloAlEje > 20º) contador++ Si contador > 25 Activamos marcha atras y < aceleracion

21 21 Máquina de estados Una vez volvamos a la calzada: Estado5 Estado3

22 22 Máquina de estados Transición: Estado3 (Estado1 || Estado4) Si viene curva Estado1 en caso contrario Estado4

23 23 Máquina de estados Comportamientos Comportamiento de base o genérico. Siempre está activo, a menos que un estado establezca otro. Modos: - Modo entrenamiento. Precavido y lento. - Modo carrera. Conducción máxima y predictiva.

24 24 Máquina de estados Velocidad cte y giro especial ESTADO5 Comportamiento especial estado5 Calculo del radio

25 25 Máquina de estados Cálculo del radio Criterios previos: OR I < F < DI > F > D - Ningun sensor = 100 (indeterminacion) - Solo un calculo en ESTADO1 - ¡Que no sea comienzo de curva!

26 26 Máquina de estados Cálculo del radio Idea distancia desde el centro calculado a partir de 3 ptos en la circ. ¡¡RADIO!!

27 27 Máquina de estados Cálculo del radio Radio Velocidad

28 28 Máquina de estados Mejora ante velocidad constante FIC Fin Inmediato de Curva Objetivo Acelerar durante la curva, sin salirnos IDEA En función del sensor de distancia al frente: - Acelerar más cuanto más lejos estemos del borde - Acelerar menos cuanto más cerca

29 29 Máquina de estados Giro especial Idea - Evitamos salirnos

30 30 Predicción de pista FASES APRENDIZAJERECONOCIMIENTO CORRECCIÓNPREDICCIÓN

31 31 Predicción de pista Aprendizaje - Datos: - Anchura - Longitud - Para cada curva: - Radio Estado 1 (cálculo del radio) - Distancia de comienzo Transición de estado1 a estado2 - Distancia de fin Estado 3 - Orientación (derecha true o izquierda false) IMPORTANTE: El aprendizaje no tiene por qué ser fiel a lo que vemos nosotros

32 32 Predicción de pista Reconocimiento ¿La pista en la que estamos ahora la tengo memorizada? ¿Me suena? 1 – Comparamos los datos que estamos capturando con los de las pistas memorizadas y filtramos (descartamos las que no tengan datos parecidos). 2 – Cuando sólo quede una pista sin descartar, esa pista es la actual.

33 33 Predicción de pista Corrección CAPTURAMOS DATOS DE LA PISTA (CURVAS) AL ACABAR LA VUELTA CORREGIMOS LA INFORMACIÓN MEMORIZADA CON LA CAPTURADA

34 34 Predicción de pista Predicción Tipos: - Orientación. Posicionamiento en la calzada para tomar la curva mejor (Giros menos bruscos) - Velocidad. Adaptar nuestra velocidad a la de la curva con la suficiente antelación.

35 35 Predicción de pista Predicción - Orientación

36 36 Predicción de pista Predicción - Velocidad Una vez conozca la próxima curva deberá: - Qué freno usar - Cómo se comporta el freno (distancias) Tareas: - Cálculo del mejor freno (estabilidad y distancia menor). - Cálculo de las distancias de frenado. Una vez conozca el freno y las distancias: - En cada instante nos preguntamos: matrizDistancias[velocidadActual][velocidaObjetivo] > distanciaHastaCurva Si es así, frenamos, y si no, no frenamos

37 37 Experimentos ¿Freno óptimo o freno máximo con ABS?

38 38 Experimentos ¿Cambio óptimo de marchas? milisegundos milisegundos

39 39 Conclusiones y mejoras Optimización El poder mejorar la velocidad en cada curva dará lugar a mejores resultados. Modo entrenamiento Lento Pérdida de posiciones Percepción reducida Predicción Cálculos precisos VS estimaciones Capacidad de almacenamiento y de búsqueda Física del simulador No es fiel a la realidad No al comportamiento estático Sí a la variación de parámetros (problemas de rozamientos, curvas malas para FIC) ¡FIC mejora tiempo de carrera pero se sale! Interfaz gráfica Mejores tecnologías

40 40 Estudios y comparativas PISTAROLTIEMPORENDIMIENTO AALBORG (10 METROS DE ANCH.) HUMANO1' 32''8 AGENTE1' 34''10 AGENTE + FIC1' 33''9 E-TRACK3 (18 METROS DE ANCH.) HUMANO1' 42''9 AGENTE1' 55''10 AGENTE + FIC1' 48''9 STREET1 (14 METROS DE ANCH.) HUMANO1' 37''9 AGENTE1' 43''10 AGENTE + FIC1' 39''9'5

41 41 VIDEO

42 42 RUEGOS Y PREGUNTAS


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