Graficzne środowisko programowania robotów

Cel

wiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studenta z graficznym środowiskiem programowania

robotów na przykładzie środowiska Microsoft Visual Programming Language (VPL), które
jest częścią pakietu Microsoft Robotics Developer Studio.

Wprowadzenie.

Microsoft Robotics Developer Studio jest środowiskiem działającym pod systemem

Windows, przeznaczone jest ono do uŜytku akademickiego, hobbystycznego i komercyjnego.
UmoŜliwia w łatwy sposób tworzenie aplikacji dla wielu platform sprzętowych robotów. Jest
rozpowszechniane na zasadach licencji freeware.

RDS dostarcza zintegrowane środowisko .NET umoŜliwiające projektowanie,

wykonywanie, i debugowanie wysoce rozbudowanych, współbieŜnych aplikacji dla robotów.
RDS  ułatwia  rozwiązanie  takich  problemów  jak  koordynacja,  konfiguracja,  rozwinięcie  i
moŜliwość  uruchamiania  kodu  jednej  aplikacji  w  innej.  Oprócz  narzędzi  i  środowiska
uruchomieniowego,  RDS  posiada  duŜo  przykładów  i  ćwiczeń  jak  symulować  i  sterować
roboty.

W jego skład wchodzą :

−

Concurrency and Coordination Runtime (CCR),

−

Decentralized Software Services (DSS),

−

DSS Manifest Editor (DSSME),

−

Microsoft Visual Programming Language (VPL),

−

Microsoft Visual Simulation Environment.

VPL jest to język graficzny do tworzenia aplikacji CCR/DSS. Inaczej niŜ w

konwencjonalnym  programowaniu,  VPL  sprawdza,  który  komponent  jest  aktualnie
wykonywany  w  miarę  napływu  danych.  Aplikacje  są  tworzone  poprzez  proste  „złapanie  i
upuszczenie”  poszczególnych  komponentów  i  następnie  ich  odpowiednie  połączenie.  VPL
moŜe  generować  usługi  w  języku  C#,  które  w  sposób  znaczący  mogą  przyspieszyć  rozwój
projektu.

Przebieg

wiczenia.

Student wykonuje kolejno zadania:

Zadanie 1 - ''Hello World''

Klasyczny dydaktyczny program będący pierwszym przykładem w nauce większości jezyków
programowania.  W  Microsoft  VPL,  program  ten  moŜna  zrealizować  za  pomocą  dwóch
bloków.

W  celu  uruchomienia  VPL  z  menu  start  wybierz  Microsoft  Robotics  Developer  Studio,
następnie wybierz i uruchom Visual Programming Language. W przypadku systemu Vista i
nowszych  naleŜy  uruchomić  jako  administrator  (prawy  guzik  myszy,  uruchom  jako
administrator)

Z  menu  File  wybierz  New,  aby  utworzyć  nowy  projekt.  Wybierz  bloczek  czynności  Data
klikając  dwukrotnie  na  niego  lub  przeciągając  go  z  przybornika  Basic  Activities  na  pole
schematu  programu.  Wybierz  rodzaj  stałej  string  z  rozwijanego  menu.  Kliknij  w  okno
tekstowe bloku Data, a następnie wpisz „Hello World”.

Rys. 1 – blok czynności Data

Wstaw blok czynności Simple Dialog przeciągając go z przybornika Services i ustaw go po
prawej  stronie  bloku  Data.  (Aby  szybciej  znaleźć  bloczek,  moŜna  wpisać  jego  nazwę  na
górze przybornika)

Przeciągnij  linkę  pomiędzy  oboma  blokami.  Automatycznie  pojawi  się  okno  dialogowe
Connections.  Wybierz  DataValue  z  pierwszej  listy  oraz  AlertDialog  z  drugiej  listy,
nastepnie kliknij OK.

Rys. 2 – Okno dialogowe Connections

Następnie w oknie dialogowym Data Connections z rozwijanej listy wybierz value.

Rys. 3 – oko dialogowe Data Connections

Okno dialogowe Data Connections definiuje jaki parametr (w tym wypadku wartość)
zostanie przekazane z bloku Data do bloku Simple Dialog.

Schemat blokowy programu powinien wyglądać jak na rys. 4.

Rys. 4 – Schemat programu

Teraz wybierz Run z menu Run (lub naciśnij F5). JeŜeli jeszcze nie zapisałeś swojego
projektu otworzy się okno dialogowe zapisu. Podaj nazwę projektu a następnie zapisz (Save).

VPL powinien teraz uruchomić aplikację. JeŜeli pojawi się okno pytające o odblokowanie
aplikacji wybierz odblokuj (Unblock).

Po uruchomieniu aplikacji powinno pojawić się okno dialogowe z napisem „hello World”.

Aby zatrzymać program wybierz Stop z menu Run.

Zadanie 2 – inkrementacja zmiennej

To ćwiczenie ma na celu zobrazowanie przepływu dany w VPL. Polega ono na stworzeniu
zmiennej, jej inicjalizacji oraz inkrementacji od 1 do 10.

Ć

wiczenie rozpocznij od utworzenia nowego projektu (menu File, opcja New).

Następnie  na  schemat  przeciągnij  blok  czynności  Variable    (blok  zmiennej).  Aby  otworzyć
okno  definiowania  zmiennej  (Define  Variables)  naciśnij  przycisk  (...)  na  bloku  Variable
(moŜesz równieŜ wybrać „Variables...” z menu Edit). W oknie dialogowym naciśnij Add, a
następnie  napisz    Test  w  oknie  tekstowym.  Upewnij  się  czy  w  rozwijanym  menu  Type  jest
wybrany rodzaj zmiennej int , jeśli tak naciśnij OK.

Rys. 1. Okno dialogowe Define Variables

JeŜeli twoja zmienna Test nie jest przypoŜądkowana do bloku czynności Variable, otwórz
rozwijane menu bloku zmiennej I wybierz utworzoną przez siebie zmienną Test.

Rys. 2. Blok zmiennej Test

Do  schematy  programu  dodaj  blok  Data  po  lewej  stronie  zmiennej  (Variable),  a  następnie
połącz  je  jak  pokazano  na  rys.  3.  Otworzy  się  okno  dialogowe  Connections,  wybierz
DataValue  na  połączeniu  wychodzącym  oraz  SetValue  na  połączeniu  wchodzącym,
następnie naciśnij OK.

Rys. 3. Blok Data ustawia wartość bloku zmiennej

Blok Data powienien mieć ustawiony rodzaj stałej na int oraz wpisaną jej wartość 1. JeŜeli
uŜyjesz połączenia SetValue bloku Variable ustawi ono wartość zmiennej na 1 oraz wyśle tą
wartość na wyjście tego bloku.

Sprawdzanie wartości zmiennej

Dodaj blok czynności Merge po prawej stronie schematu programu, a następnie połącz go z
wyjściem bloku Virable. Blok Merge moŜe mieć wiele wejść i posłuŜy on do stworzenia
pętli zliczającej.

Rys. 4. Blok Merge

Za  blokiem  Merge  umieść  blok  czynności  If.  W  bloku    If  umięść  warunek  logiczny  który
będzie  sprawdzany  (Test  ==  10).  Gdy  warunek  logiczny  będzie  spełniony  (zmienna  Test
bedzie  równa  10)  dana  będzie  przepuszczona  na  normalne  wyjście  w  przeciwnym  wypadku
dana (w naszym wypadku zmienna Test) będzie przekazywana na wyjście Else.

Rys. 5. Blok If

Inkrementacja zmiennej

Do schematu programu dodaj blok czynności Calculate, naciśnij na nego prawyk klawiszem
myszy, a następnie wybierz "Flip Connections" z rozwijanego menu. Podłącz wyjście Else
bloku If do wejścia bloku Calculate. W bloku czynności Calculate wpisz formułe zadania
„Test + 1”.

Rys. 6. Inkrementacja zmiennej

UŜyj wyniku działania bloku Calculate aby nadać nową wartość zmiennej Test. W tym celu
dodaj kolejny blok Variable i podłącz go do wyjścia Calculate. W oknie Connections
wybierz CalculatedResult oraz SetValue, a następnie naciśnij OK. Podłącz wyjście
Variable do bloku Merge w ten sposób „zamkniesz” pętle inkrementującą zmienną Test.

Rys. 7. Zamknięcie petli

Wykorzystanie bloku Text to Speech

Dodaj kolejny blok Calculate i podłącz jego wejście do wyjścia Merge. W oknie bloku
Calculate wpisz:
“The number is “ + Test
Ta operacja zmieni automatycznie zmienną Test na zmienną tekstową i doda ją do tekstu
zawartego w cudzysłowie.

Rys. 8. Tworzenie wiadomości tekstowej

Dodaj blok Text-To-Speech z przybornika Services oraz podłącz go do wyjścia Calculate.
W oknie Connections ustaw z (From:) CalculatedResult na (To:) SayText oraz w Data
Connections zmień value na SpeechText.

Rys. 9. Blok Text-To-Speech

Na koniec dodaj kolejny blok Data oraz podłącz go do wyjścia bloku If. Zdefiniuj typ Data
na string i w pisz w oknie bloku:
All is done! (gdy jest zdefiniowany typ na string nie trzeba urzywać cudzysłowów)
Dodaj  kolejny  blok  TextToSpeech  (powinieneś  skopiować  istniejący  blok  TextToSpeech  i
wkleić  go  –  co  będzie  oznaczało,  Ŝe  korzystasz  z  istniejącej  juŜ  usługi.  Natomiast,  gdy
przeciągniesz  nowy  blok  z  przybornika  utworzysz  nową  usługę  TextToSpeech0  co  nie  jest
prawidłowe).  Podłącz    Data  do  bloku  TextToSpeech  który  właśnie  skopiowałeś  oraz  ustaw
z:  DataValue  na:  SayText  w  oknie  Connections.  Natomiast  w  oknie  Data  Connections
ustaw  value na SpeechText.

Gdy skończysz twój schemat powinien wyglądać jak na rys. 10.

Rys. 10. Kompletny schemat programu

Uruchomienie programu

JeŜeli  wszytsko  jest  podłączone  prawidłowo  po  uruchomieniu  programu  (F5  lub  Run)
komputer  zliczy  do  dziesięciu  (po  angielsku),  a  na  koniec  powie  ”All  done”.  JeŜeli  nic  nie
słychać sprawdź podłączenie oraz ustawienia głośników. Gdy komputer nie jest wyposaŜony
w głośniki zamiast TextToSpeech  uŜyj Simple Dialog (tak jak w ćw. 1).

Zadanie 3 – tworzenie własnego bloku czynno

wiczenie pokazuje jak utworzyć własny blok czynności, który wykona te same zadanie co

cały  program  w  ćw.  2.  Tworzenie  własnych  bloków  pozwala  na  modularyzację  aplikacji
dzięki czemu będą one bardziej przejrzyste.

Utwórz nowy projekt oraz dodaj blok  Data. Ustaw jego wartość na 1.

Utwórz nowy blok czynności wstawiając do schematu blok Activity. Upewnij się czy jest on
zaznaczony (jego krawędzie będą podświetlone, jeśli nie kliknij na niego raz).
W  panelu  właściwości  (Properties)  zmień  pola  Name  oraz  Friendly  Name  na  CountTo10.
Następnie otwórz blok czynności (klikając na niego dwukrotnie). Utworzy się nowa zakładka
w polu schematu programu. Z rozwijanego menu  Action (na górze pola schematu w zakładce
nowej czynności) wybierz Action rys. 1.

Rys. 1. Zakładka bloku własnej czynności (Activity)

Pole  schematu  czynności  przypomina  pole  schematu  programu.  Po  obu  stronach  pola
schematu czynności znajdują się przyłączenia wejściowe oraz wyjściowe  z bloku czynności.
Dane przepływają z wejść poprzez schemat czynności do wyjścia z bloku czynności.

UŜyj polecenia Actions and Notifications z menu Edit. Kliknij w zakładkę Actions. Dodaj
zmienną  wejściową  do  czynności  (będzie  to  zmienna  od  której  później  program  zacznie
odliczać). Zmień nazwę wielkości wejściowej (Input value) na  StartValue oraz wybierz jej
typ na Int. Kliknij OK.

Rys. 2. Okno dialogowe Actions and Notifications

Wstaw  do  pola  schematu  czynności  takie  same  bloki  jak  wstawiłeś  w  ćw.  2    (Merge,  If,
Calculate, Variable i Data) jednakŜe będą one inaczej połączone.

Rozpocznij  od  ustawienia  bloku  Calculate  po  lewej  stronie  i  podłącz  go  do  “wejściowego
przyłącza”. Wpisz:
StartValue
w polu bloku Calculate, w ten sposób zostanie pobrana dana wejściowa.

Do  bloku  Calculate  podłącz  kolejno  bloki  Merge  oraz  Variable.  Utwórz  nową  zmienną
Test2 klikając w rozwijanym menu bloku Variable Define Variables. Wpisz nazwę zmiennej
oraz ustaw jej typ na int.

Rys. 3. Zmienna wejściowa Test2

Do wyjścia z Variable podłącz blok If oraz w jego polu tekstowym wpisz warunek logiczny:
Test2 = 10 (znaki = oraz = = w VPL są równorzędne).

Rys. 4. Blok If

Dodaj nowy blok Calculate oraz obróć go (przyciśnij na nim prawym guzikiem myszy oraz
wybierz flip connections).

Do wyjścia Else podłącz blok Calculate, w którego polu wpisz:
Test2 + 1 (inkrementacja zmiennej Test2)
Wyjście z bloku Calculate podłącz do wejścia bloku Merge zamykając w ten sposób pętle
inkrementacji.

Rys. 5. Petla inkrementacji

Następnie tak samo jak w ćw. 2 podłącz do wyjścia bloku Variable zawierającego zmienną
Test2 blok Calculate, a nastepnie wpisz w jego pole:
"The number is " + Test2
Dodaj oraz podłącz do wyjścia z If blok Data. Wybierz typ string I wpisz w pole danej All
done! Dodaj kolejny blok Merge do którego podłączwyjścia z Calculate i Data.

Rys. 6. Końcowe bloki czynności

Z menu Edit wybierz Actions and Notifications. W oknie dialogowym wybierz zakładkę
Notifications oraz kliknij Add pod Notifications. Następnie kliknij Add pod Notification
values. Nadaj nazwę Text klikając Add i wybierz typ string, nastepnie kliknij OK.

Rys. 7. Ustawienia Notifications

Teraz moŜesz podłączyć wyjście z bloku Merge (jest to bloczek łączący działania stworzonej
podczynności) do wyjscia Notification po prawej stronie oznaczone kropką (wyjście z
schematu czynności). Ustaw połączenie (connection) z ForwardedOutput na Notification
oraz wartość na value. Cały schemat czynności powninien wyglądać jak na rys. 8.

Rys. 8. Kompletny schemat czynności

Zamknij  schemat  czynności  lub  przełącz  się  na  schemat  programu  głównego.  Podłącz  blok
Data do bloku czynności właśnej CountTo10.
Skopiuj i wklej blok CountTo10.
Na  koniec  wstaw  blok  TextToSpeech  I  podłącz  go  do  wyjścia  Notification  bloku
CountTo10. Ustaw połączenie jako Notification oraz z Text na SpeechText.

Rys. 9. Program główny

Uruchom  program  (F5  lub  Run),  efekt  powinien  być  taki  sam  jak  w  przypadku  ćwiczenia
drugiego.

MoŜe  się  zdarzyć,  Ŝe  program  nie  zlicza  prawidłowo  tzn.  Nie  pokoleji  lub  kolejne  numery
nachodzą  na  siębie,  moŜe  to  wynikać  z  tego,  Ŝe  zanim  numer  zostanie  wypowiedziany  pęta
zoastanie  wykonana  po  raz  kolejny.  W  takim  wypadku  naleŜy  wybrać  operację
SayTextSynchronous zamiast operacji SayText.

Zadanie 4 – ł

czenie danych

wiczenie ma zadanie pokazać inny sposób przekazywania wartości zmiennej oraz jak łączyć

dane z róŜnych źródeł.

Porównaj schemat blokowy programu z zadania nr 2 z poniŜszym:

Rys. 1. Zmodyfikowany schemat blokowy zadania 2go

Porównaj w obu schematach sposób przekazywania wartości zmiennej. Jaka jest róŜnica?

Zmodyfikuj schemat z rys. 1 tak, aby na początku były zdefiniowane dwie wartości (Start i
Stop). Wartość Start ma oznaczać liczbę od której program zacznie zliczać, natomiast Stop
ma oznaczać liczbę na której program zakończy zliczanie. Do schematu konieczne jest
dodanie bloku Join (rys. 2).

Rys. 2. Blok Join

Program ma działać podobnie jak poprzednie z tą róŜnicą, Ŝe mają być zdefiniowane dwie
zmienne start i stop. Zliczanie ma się odbywać Start->Stop.

Zadanie 5 – blok DirectionDialog

wiczenie pokazuje przykład uŜycia bloku DirectionDialog.

Utwórz program o schemacie blokowym jak na rys. 1.

Rys. 1. Prosty DirectionDialog

Zmodyfikuj schemat programu z rys. 1. tak aby po kaŜdorazowym naciśnięciu przycisku
kierunkowego (w oknie DirectionDialog) oprócz wymówionej nazwy kierunku (tak jak działą
program z rys. 1) pojawiło się dodatkowo okno dialogowe z informacją w języku polski jaki
został naciśnięty przycisk (np. „Przycisk Lewo”).

Uwaga: NaleŜy dodatkowo wykorzystać bloki If, Data oraz SimpleDialog

Zaliczenie

wiczenia.

Warunkiem zaliczenia jest wykonanie co najmniej zadań 1-3.

Kryterium oceniania:
3 – wykonanie zadań 1-3,
4 – wykonanie zadań 1-3 oraz zadania 4 lub 5,
5 – wykonanie zadań 1-5.