06/12/2015

Concours Developpeur Sphero Js java Mathematique Machine Learning

[Article en cours de rédaction]
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Smag0 organise prochainement un concours ouvert aux développeurs, mathématiciens, adeptes du machine learning, bidouilleurs, hackers, inventeurs, makers... dans l'objectif de dénicher ses futurs talents.
Le premier concours Smag0 a pour objectif d'améliorer et de finaliser le code existant d'un projet. Vous pouvez former des équipes ou développer en solo.
Historique :
Smag0 est un système complexe dont la finalité et de construire " un robot qui range ma chambre", ou au moins de faire avancer la recherche dans ce sens.
Dans ce contexte et avec tous les gadgets et objets connectés qui arrivent sur le marché, il parait judicieux pour plusieurs raisons, de décomposer l'objectif : ne pas developper "un robot qui range ma chambre", mais plusieurs modules, robots, objets connectés, qui collaboreraient, échangeraient des informations, et contribueraient à faciliter le rangement d'une chambre ou toute autre tâche domestique.
Smag0 est donc conçu en ce sens, comme un système multi-agents. Ces agents autonomes partagent des informations sur leur environnement, ou sur les habitudes des utilisateurs, et agissant sur cet environnement.
Le Projet :
Ces robots, objets connectés, modules robotiques, agents, doivent pour pouvoir agir au mieux sur leur environnement, posséder un minimum de connaissance sur celui-ci.
Sphero-Carto est un sous-projet de Smag0, un module dont le but est d'établir la cartographie d'un environnement, d'une maison, d'une pièce et de rendre cette cartographie accessible aux autres robots et objets connectés.
Le Principe :
Pour établir la cartographie, le principe qui a été choisi est de faire évoluer un robot dans l'environnement, de récupérer ses coordonnées et les points de collision.
Outils & Matériel :
Pour sa simplicité d'utilisation (un jeu d'enfant), la facilité avec laquelle on peut se le procurer <lien vers comment se procurer Sphero>, nous avons pris l'option d'utiliser le robot Sphero d'Orbotix.
Mais il ne faut pas oublier que les principes essentiels du projet Smag0 sont la modularité et l'evolutivité. Vous pouvez donc très bien utiliser un autre robot, objet connecté du marché, ou que vous fabriquerez.
Objectif :
Établir la cartographie d'une pièce comme celle-ci <exemple de carte>
En faisant évoluer un/des robot(s) dans notre pièce, on récupère ses coordonnées et les points de collision dessinant ainsi les meubles ou obstacles rencontrés.
En enregistrant la carte d'une pièce "rangée" comme référence, on peut comparer la carte actuelle et déduire l'emplacement des objets qu'il faut ranger et envoyer d'autres modules / robots pour les ranger.
Le Code Existant :
Pour le moment, le projet Sphero-Carto à suivi deux pistes, mais d'autres possibilités s'offrent à vous <lien vers les différentes API orbotix> :
Une interface Android < lien vers le code> et une interface web (nodejs, Sphero.js, p5js, socket).
Le code actuel est très "pourri" c'est un premier jet, un code pour tester le concept, mais il remplit les fonctionnalités suivantes (que vous pourrez certainement ameliorer ) :
- proposer une interface pour calibrer, contrôler le robot en manuel et le faire passer en mode automatique pour qu'il parcours l'environnement tout seul.
- proposer une interface pour visualiser le parcours, définir des zones repérées (meubles, obstacles, portes...)
- récupérer le parcours du robot et détecter les points de collision, l'alignement des points de collision dessinant un obstacle.
Vous pouvez proposer :
- des améliorations du code existant ( optimisation, correction... )
- un algorithme de correction d'erreurs, des paramétrages (vitesse, seuil...), des fonctions qui permettront d'optimiser le résultat ---> c'est notre GROS PROBLEME À RESOUDRE (voir le paragraphe "gros problème à résoudre", plus bas dans cet article).
- d'autres solutions avec d'autres robots, d'autres interfaces, comme une arduino avec des capteurs infrarouges ou un drone avec une caméra...
- toute amélioration sur la procédure de cartographie comme par exemple : poser Sphero dans un angle, déterminer manuellement dans un premier temps les limites de l'environnement, calculer la rotation induite par une collision, proposer une autre idée pour le stockage du parcours, et le partagé des informations ( rdf, rdfstream, BigData, cloud...XML,JSON), utiliser plusieurs Sphero, surveillance par un autre robot muni d'un caméra...
Technique :
Sphero se connecté en bluetooth
Les Api Sphero proposent des fonctions ( datastream, locator, collision) pour récupérer, après calibrage, les coordonnées du robot. Ces coordonnées sont calculées en fonction de la distance parcourue dans une direction, et peuvent être definies dans un repère orthonormé < image du repère >.
Sphero détecté les collisions et peut également envoyer leur position dans ce repère.
Grâce à ses fonctionnalités, on peut récupérer les informations primordiales des positions (x,y,collision), sous forme de liste indiquant pour chaque point(x,y) si le robot à rencontré un obstacle ou non.
(0,0,false)
(5,0,false)
(10,3,false)
(15,9,true)
(15,5,false)...
En récupérant les informations du Sphero, on peut même détecter de quel côté de la boule était la collision, avec quelle force cette collision a eu lieu, et qu'elle était la vitesse de Sphero à ce moment  --> API sphero àofficielle
Pour l'instant, nous utilisons l'API officielle mais il existe d'autres possibilités spheron.js, cyclon.js...
LE GROS PROBLEME À RESOUDRE :
Lors de l'utilisation de Sphero-Carto avec le code présenté ci dessus ( Android et web), un problème se pose.
Lors des collisions, la boule Sphero semble affectée par le choc et l'on peut noter deux sources d'erreurs pour le résultat final :
- la boule perd le nord et subit une déviation
- la boule qui rencontre un mur continue d'envoyer des positions différentes, comme si elle traversait l'obstacle.
<insérer des screenshoots>
Votre boulot, si vous l'acceptez est de corriger les coordonnées envoyées par Sphero par tout moyen (évaluation d'erreurs, machine learning, parcours optimisé...)
Le Gagnant :
Le gagnant sera celui/celle (équipe ou solo) qui pourra proposer un code offrant la cartographie partageable la plus proche de la réalité.
Votre application, interface, service devrait être d'une utilisation simple, pour un coût faible.
Votre solution devra fournir code et indications (en français ou en anglais) pour se procurer les outils nécessaires, pré-requis, materiel,... devra être open,  accessible au plus grand nombre, et permettre à chacun de reproduire votre solution.
[Article en cours de rédaction]