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#encoding: utf-8
import numpy as np
import math
import random as rd
import angles
class Robot:
def __init__(self, position, vélocité, v_extrema, largeur, rayon_roues, perception_min, theta, comportement, DPCM, rapport, rayon_cible, N_Robots, perception, precision_ultrason):
self.temps = []
self.DPI = DPCM
#pixels/cm
self.l = 32.67 #pixels, valeur calibrée pour 34 DPI, 3440x1440
self.r = rayon_roues*self.DPI/rapport #rayon des roues
#on a besoin du rapport pour faire correspondre ces distances avec celles utilisées pour Tkinter
self.x = position[0]
self.y = position[1]
self.theta = theta
self.perception = perception
self.precision_ultrason = precision_ultrason
self.largeur = None #valeur modifiée dans la classe de simulation
self.vg = vélocité[0]*self.DPI/rapport
self.vd = vélocité[1]*self.DPI/rapport
self.maxspeed = v_extrema[0]*self.DPI/rapport
self.minspeed = v_extrema[1]*self.DPI/rapport
self.comportement = comportement
self.N_Robots = N_Robots
if self.comportement == "A":
L = [self.theta-self.perception[1], self.theta+self.perception[1]]
self.L = rd.uniform(L[0],L[1])
self.L = math.radians(angles.normalize(np.degrees(self.L), 0.0, 360.0))
self.état_précédent = 3*[False] #1 booléen pour reculer à gauche, à droite ou tout droit
self.countdown1 = 3
self.L_atteint = False
self.next_L = False
self.tourne_constant = [False,None]
self.obstacle_collision = False
if self.comportement == "C":
self.min_dist = 2*rayon_cible-1 +self.l//2 #corresponds à la distance entre deux robots lorsqu'ils balayent le canvas avec une marge de 1 pixel
else:
self.min_dist = perception_min*self.DPI/rapport
if self.comportement == "A" or self.comportement == "B":
self.countdown = 4
else:
self.countdown = 2
self.cible = False #True ou False, si le robot a repéré la cible
self.cible1 = 0 #compteur qui permet de connaître la première itération pour laquelle le robot connaît la cible, utile dans la classe simu
#pour changer de couleur les pixels qui représentent le capteur à ultrason, afin de communiquer à l'utilisateur si le robot connaît ou non la cible
self.cible_x = None
self.cible_y = None
self.comportement = comportement # A pour "Essaim de fourmis", B pour "Essaim d'oiseaux", C pour "Comportement militaire"
if self.comportement == "C":
self.phase = [True, False, False, False, False, False, False, False, False]
self.attente = [False, False, False]
self.proximité_phase = False
self.checked_attente = False
self.x_stop = 0
self.phase_précédente = 0
self.robot_stop = False
self.replacement = False
self.cycle = True
else:
self.cycle = False
def distance(self,A,B):
A = np.array(A)
B = np.array(B)
return np.linalg.norm(A-B)
def obstacles(self, points, dt, iteration, count_attente1, count_attente2, count_attente3):
obstacle_proche = None
distance = np.inf
if self.comportement == "A": #Comportement de fourmis
if not self.obstacle_collision:
obstacle = self.precision_ultrason*[False]
if len(points) > 1: #des données arrivent des capteurs à ultrasons
for iteration,point in enumerate(points,start=0) :
dist = self.distance([self.x,self.y], point)
if distance > dist:
distance = dist
obstacle_proche = (point, distance)
if dist < self.min_dist + 10: #marge de 10 pixels arbitraire
obstacle[iteration] = True
if obstacle_proche[1] < self.min_dist:
N = sum(obstacle) #Nombre
if obstacle_proche[0][0] < 10 or obstacle_proche[0][1] < 10 or obstacle_proche[0][1] > self.largeur-10 or obstacle_proche[0][0] > self.largeur - 10:
self.next_L = True
if self.precision_ultrason == N:
#il y a collision sur toutes le zones, on recule tout droit
self.recule()
self.countdown -= dt
else:
n = self.precision_ultrason-1
if sum(obstacle[:round(n/3)]) > 0 and sum(obstacle[round(n/3)+1:])==0:
#si la zone ayant des obstacles proches est à gauche, on recule à gauche
self.recule_g()
self.countdown -= dt
self.état_précédent[0] = True
elif sum(obstacle[round(n*2/3):]) > 0 and sum(obstacle[:round(n*2/3)-1])==0:
#si la zone ayant des obstacles proches est à droite, on recule à droite
self.recule_d()
self.countdown -= dt
self.état_précédent[2] = True
elif sum(obstacle[round(n/3)+1:round(n*2/3)-1]) > 0 and sum(obstacle[:round(n/3)])==0 and sum(obstacle[round(n*2/3):])==0:
#si la zone ayant des obstacles proches est au milieu, on recule tout droit
self.recule()
self.countdown -= dt
self.état_précédent[1] = True
else:
#plusieurs zones ont des obstacles trop proches, on recule donc tout droit
self.recule()
self.countdown -= dt
self.état_précédent[2] = True
elif sum(self.état_précédent) > 0 and self.countdown > 0:
#s'il y a un True dans la liste
if self.état_précédent[0]:
#l'état précédent était de reculer à gauche et il n'y a pas eu de nouvel obstacle depuis
self.countdown -= dt
self.recule_g()
elif self.état_précédent[1]:
#l'état précédent était de reculer à droite et il n'y a pas eu de nouvel obstacle depuis
self.countdown -= dt
self.recule_d()
else:
#l'état précédent était de reculer tout droit et il n'y a pas eu de nouvel obstacle depuis
self.countdown -= dt
self.recule()
elif self.countdown1 > 0 and self.L_atteint:
#on avance pendant trois secondes si on a atteint la position angulaire de self.L
self.avance()
self.countdown1 -= dt
else:
self.countdown = 3
self.countdown1 = 3
self.état_précédent = 3*[False]
#s'il n'a pas d'obstacle trop proche
if self.L - 0.03 <= self.theta <= self.L + 0.03:
#si la position angulaire souhaitée est atteinte
if not self.next_L:
#si l'obstacle le plus proche n'était pas un bord du canvas
L = [self.theta - self.perception[1], self.theta + self.perception[1]]
else:
#sinon, le robot peut tourner entièrement, pas seulement sur la plage angulaire de self.theta+-self.perception[1]
L = [0, 2*math.pi]
self.next_L = False
self.L = rd.uniform(L[0], L[1])
self.L = math.radians(angles.normalize(np.degrees(self.L), 0.0, 360.0))
self.L_atteint = True
self.tourne_constant = [False,None]
else:
#si on doit encore tourner pour atteindre la position angulaire souhaitée de self.L
self.L_atteint = False
self.theta = math.radians(angles.normalize(np.degrees(self.theta), 0.0, 360.0))
if abs(self.theta-self.L) > math.radians(40):
#les angles sont proches de la discontinité du 0° à 359°
if self.tourne_constant[0]:
if self.tourne_constant[1] == "g":
self.tourne_g()
else:
self.tourne_d()
elif math.degrees(self.theta) > 358 or math.degrees(self.theta) < 2:
self.tourne_constant[0] = True
if math.degrees(self.theta) < 2:
if math.degrees(self.L) < 182:
self.tourne_g()
self.tourne_constant[1] = "g"
else:
self.tourne_d()
self.tourne_constant[1] = "d"
else:
if math.degrees(self.L) < 178:
self.tourne_d()
self.tourne_constant[1] = "d"
else:
self.tourne_g()
self.tourne_constant[1] = "g"
elif abs(math.degrees(self.theta) - (math.degrees(self.L)-360)) < abs(math.degrees(self.theta) - math.degrees(self.L)):
self.tourne_d()
else:
self.tourne_g()
else:
if self.L < self.theta:
self.tourne_d()
else:
self.tourne_g()
else:
#s'il n'y a aucun obstacle repéré par le capteur à ultrason
if sum(self.état_précédent) > 0 and self.countdown > 0:
#mais que précédemment il y a eu un obstacle trop proche, on continue la séquence d'évitemment
#soit s'il y a un True dans la liste des états précédents
if self.état_précédent[0]:
#l'état précédent était de reculer à gauche et il n'y a pas eu de nouvel obstacle depuis
self.countdown -= dt
self.recule_g()
elif self.état_précédent[1]:
#l'état précédent était de reculer à droite et il n'y a pas eu de nouvel obstacle depuis
self.countdown -= dt
self.recule_d()
else:
#l'état précédent était de reculer tout droit et il n'y a pas eu de nouvel obstacle depuis
self.countdown -= dt
self.recule()
elif self.countdown1 > 0 and self.L_atteint:
self.avance()
self.countdown1 -= dt
else:
self.countdown = 3
self.countdown1 = 3
self.état_précédent = 3*[False]
if self.L - 0.03 <= self.theta <= self.L + 0.03:
L = [self.theta - self.perception[1], self.theta + self.perception[1]]
self.L = rd.uniform(L[0], L[1])
self.L = math.radians(angles.normalize(np.degrees(self.L), 0.0, 360.0))
self.L_atteint = True
self.tourne_constant = [False,None]
else:
self.L_atteint = False
self.theta = math.radians(angles.normalize(np.degrees(self.theta), 0.0, 360.0))
if abs(self.theta-self.L) > math.radians(40):
#les angles sont proches de la discontinité du 0° à 359°
if self.tourne_constant[0]:
if self.tourne_constant[1] == "g":
self.tourne_g()
else:
self.tourne_d()
elif math.degrees(self.theta) > 358 or math.degrees(self.theta) < 2:
self.tourne_constant[0] = True
if math.degrees(self.theta) < 2:
if math.degrees(self.L) < 182:
self.tourne_g()
self.tourne_constant[1] = "g"
else:
self.tourne_d()
self.tourne_constant[1] = "d"
else:
if math.degrees(self.L) < 178:
self.tourne_d()
self.tourne_constant[1] = "d"
else:
self.tourne_g()
self.tourne_constant[1] = "g"
elif abs(math.degrees(self.theta) - (math.degrees(self.L)-360)) < abs(math.degrees(self.theta) - math.degrees(self.L)):
self.tourne_d()
else:
self.tourne_g()
else:
if self.L < self.theta:
self.tourne_d()
else:
self.tourne_g()
else:
#si il y a collision entre le robot et un des obstacles délimitant le canvas
if self.theta == self.L:
self.obstacle_collision = False
L = [self.theta - self.perception[1], self.theta + self.perception[1]]
self.L = rd.uniform(L[0], L[1])
self.L = math.radians(angles.normalize(np.degrees(self.L), 0.0, 360.0))
self.L_atteint = True
self.tourne_constant = [False,None]
else:
if self.L != 0:
if self.L - 0.03 < self.theta < self.L + 0.03:
self.theta = self.L
else:
self.tourne_d()
else:
if self.L < 0.03 or self.L > 357:
self.theta = self.L
else:
self.tourne_d()
elif self.comportement == "B": #Comportement d'oiseaux
if len(points) > 1: #des données arrivent des capteurs à ultrasons
for point in points:
dist = self.distance([self.x,self.y], point)
if distance > dist:
distance = dist
obstacle_proche = (point, distance)
if obstacle_proche[1] < self.min_dist and self.countdown > 0:
#obstacle trop proche de robot, séquence de comportement d'évitement
if len(self.temps) == 2:
self.countdown -= dt
self.temps.append(self.countdown)
del self.temps[0]
else:
self.countdown -= dt
self.temps.append(self.countdown)
self.recule_g()
else:
if len(self.temps) == 2:
if self.temps[0]!=self.temps[1]!=4 and self.countdown>0:
self.countdown-=dt
self.temps.append(self.countdown)
del self.temps[0]
self.recule_g()
else:
self.countdown = 4
self.temps.append(self.countdown)
del self.temps[0]
self.avance()
else:
self.countdown = 4
self.temps.append(self.countdown)
self.avance()
else: #comportement militaire "C"
if self.phase[0]: #rotation vers le haut
self.stop()
if self.theta == (np.pi/2 or -3*np.pi/2):
self.phase[0] = False
if not self.replacement:
if count_attente3 != 0 :
self.phase[8] = True
self.attente[2] = True
self.robot_stop = False
else:
self.phase[1] = True
else:
self.phase[1] = True
elif (np.pi/2 -0.03 <= self.theta <= np.pi/2 + 0.03) or (-3*np.pi/2 -0.03 <= self.theta <= -3*np.pi/2 + 0.03):
self.theta = np.pi/2
elif -np.pi/2 <= self.theta < np.pi/2 or self.theta < -3*np.pi/2 or 3*np.pi/2 <= self.theta:
self.tourne_g()
else:
self.tourne_d()
elif self.phase[1]: #déplacement vers le haut ; regroupement
if not self.replacement:
if len(points) > 1: #détéction d'obstacle
for point in points:
dist = self.distance([self.x,self.y], point)
if distance > dist:
distance = dist
obstacle_proche = (point, distance)
if obstacle_proche[1] < self.min_dist and self.countdown > 0:
if obstacle_proche[0][1] <= 10: #si la position selon l'axe des ordonnées de l'obstacle est très proche du bords
#alors on considère que le robot peut passer en phase[2] car la collision n'est pas avec un robot
self.phase[1] = False
self.phase[2] = True
self.countdown = 2
self.stop()
else:
if self.proximité_phase:
#l'obstacle le plus proche est un robot qui est encore en train de se déplacer vers le haut ou qui se tourne vers la gauche
#on attends qu'il passe
self.countdown -= dt
self.stop()
else:
#l'obstacle le plus proche est un robot qui est soit en attente soit en train de se déplacer vers la gauche
if self.checked_attente: #l'obstacle le plus proche est un robot qui ne bougera pas selon x, soit phase[4]
self.countdown -= dt
self.phase[1] = False
self.phase[6] = True
self.replacement = True
self.checked_attente = False
else:
self.recule()
else:
if self.countdown == 2 and self.theta != np.pi/2:
#si le robot se déplace vers le haut en diagonale
self.avance_g()
#on se corrige en allant vers la gauche en avançant
else:
self.countdown = 2
self.avance()
else:
#s'il n'y a pas d'obstacle, on avance
self.avance()
else:
print(self.y)
if 25 < self.y < 30:
self.phase[1] = False
self.phase[2] = True
self.replacement = False
self.stop()
elif len(points) > 1: #détéction d'obstacle
for point in points:
dist = self.distance([self.x,self.y], point)
if distance > dist:
distance = dist
obstacle_proche = (point, distance)
if obstacle_proche[1] < self.min_dist and self.countdown > 0:
if obstacle_proche[0][1] < 15 :
self.phase[1] = False
self.phase[2] = True
self.remplacement = False
else:
self.stop()
self.countdown -= dt
else:
self.avance()
else:
self.avance()
elif self.phase[2]: #rotation vers la gauche
self.stop()
if self.theta == (np.pi or -np.pi):
self.phase[2] = False
self.phase[3] = True
elif (np.pi -0.03 <= self.theta <= np.pi + 0.03) or ( -np.pi - 0.03 <= self.theta <= -np.pi + 0.03 ):
self.theta = np.pi
elif 0 <= self.theta < np.pi or self.theta < -np.pi:
self.tourne_g()
else:
self.tourne_d()
elif self.phase[3]: #déplacement vers la gauche ; alignement
if len(points) > 1: #détéction d'obstacle
for point in points:
dist = self.distance([self.x,self.y], point)
if distance > dist:
distance = dist
obstacle_proche = (point, distance)
if obstacle_proche[1] < self.min_dist and self.countdown > 0 :
if obstacle_proche[0][0] <= 10 or self.checked_attente:
#si l'abscisse de l'obstacle est très petit (que le robot est le plus à gauche)
#ou si le robot le plus proche ne bouge plus
self.stop()
self.phase[3] = False
self.phase[4] = True
elif self.proximité_phase:
self.stop()
self.countdown-=dt
self.proximité_phase = False
else:
self.recule()
self.countdown -= dt
else:
self.countdown = 1.5
self.avance()
else:
self.avance()
elif self.phase[4]: #rotation vers le bas
self.stop()
if self.theta == (-np.pi/2 or 3*np.pi/2):
self.phase[4] = False
self.phase[5] = True
self.attente[0] = True
self.robot_stop = False
count_attente3 = 0
return count_attente3
elif (-np.pi/2 -0.03 <= self.theta <= -np.pi/2 + 0.03) or ( 3*np.pi/2 -0.03 <= self.theta <= 3*np.pi/2 + 0.03 ):
self.theta = -np.pi/2
elif -np.pi/2 < self.theta <= np.pi/2 or self.theta <= -3*np.pi/2 or 3*np.pi/2 < self.theta:
self.tourne_d()
else:
self.tourne_g()
elif self.phase[5]: #déplacement vers le bas
if self.attente[0]:
self.stop()
count_attente1 += 1
count_attente2 = 0
self.attente[0] = False
return count_attente1, count_attente2
if count_attente1 == self.N_Robots:
if len(points) > 1: #détéction d'obstacle
for point in points:
dist = self.distance([self.x,self.y], point)
if distance > dist:
distance = dist
obstacle_proche = (point, distance)
if obstacle_proche[1] < self.min_dist:
if obstacle_proche[0][1] >= self.largeur - 15:
self.stop()
self.phase[5] = False
self.phase[6] = True
else:
self.avance()
else:
self.avance()
else:
self.avance()
else:
self.stop()
elif self.phase[6]: #rotation vers la droite
self.stop()
if self.theta == 0:
self.phase[6] = False
self.phase[7] = True
self.attente[1] = True
elif (-0.03 <= self.theta <= 0.03) or ( 2*np.pi - 0.03 <= self.theta <= 2*np.pi + 0.03 ) or ( -2*np.pi -0.03 <= self.theta <= -2*np.pi + 0.03 ):
self.theta = 0
elif 0 < self.theta <= np.pi or self.theta <= -np.pi:
self.tourne_d()
else:
self.tourne_g()
elif self.phase[7] : #déplacement vers la droite
if not self.replacement:
if self.attente[1]:
count_attente3 += 1
self.x_stop = self.x + self.N_Robots*self.l #abscisse sur laquelle s'arrêtera le robot afin de balayer le canvas
self.attente[1] = False
if count_attente1 != 0:
self.phase_précédente = 0
if count_attente3 == self.N_Robots:
return count_attente1, count_attente3
elif count_attente2 != 0:
self.phase_précédente = 4
if count_attente3 == self.N_Robots:
return count_attente2, count_attente3
return count_attente3
if count_attente3 == self.N_Robots:
if self.x >= self.x_stop:
self.stop()
self.phase[7] = False
self.phase[self.phase_précédente] = True
elif len(points) > 1: #détéction d'obstacle
for point in points:
dist = self.distance([self.x,self.y], point)
if distance > dist:
distance = dist
obstacle_proche = (point, distance)
if obstacle_proche[1] < self.min_dist:
if obstacle_proche[0][0] >= self.largeur - 15 or self.robot_stop:
#si la valeur des abscisses de l'obstacle correspond au bord
self.stop()
self.phase[7] = False
self.phase[self.phase_précédente] = True
self.robot_stop = True #il faut que les autres robots s'arrêtent
else:
self.avance()
else:
self.avance()
else:
self.avance()
else:
self.stop()
else:
if len(points) > 1: #détéction d'obstacle
for point in points:
dist = self.distance([self.x,self.y], point)
if distance > dist:
distance = dist
obstacle_proche = (point, distance)
if obstacle_proche[1] < self.min_dist and self.countdown > 0:
if obstacle_proche[0][0] > self.largeur -10:
self.phase[7] = False
self.phase[0] = True
self.stop()
else:
self.stop()
self.countdown -= dt
else:
self.countdown = 2
self.avance()
else:
self.avance()
elif self.phase[8] : #déplacement vers le haut [dans le cycle]
if self.attente[2]:
count_attente2 += 1
count_attente1 = 0
self.attente[2] = False
return count_attente1, count_attente2
if count_attente2 == self.N_Robots:
count_attente3 = 0
if len(points) > 1: #détéction d'obstacle
for point in points:
dist = self.distance([self.x,self.y], point)
if distance > dist:
distance = dist
obstacle_proche = (point, distance)
if obstacle_proche[1] < self.min_dist:
self.stop()
self.phase[8] = False
self.phase[6] = True
return count_attente3
else:
self.avance()
return count_attente3
else:
self.avance()
return count_attente3
else:
self.stop()
def stop(self):
self.vd = 0
self.vg = 0
def tourne_g(self):
self.vd = self.maxspeed
self.vg = -self.maxspeed
def tourne_d(self):
self.vd = -self.maxspeed
self.vg = self.maxspeed
def randdir(self, n): #random direction
self.vd = n
self.vg = -n
def mouvement(self,g,d):
self.vd = d
self.vg = g
def recule(self):
self.vd = - self.maxspeed
self.vg = - self.maxspeed
def recule_g(self):
#recule à gauche
self.vd = - self.maxspeed
self.vg = - self.maxspeed/8
def recule_d(self):
#recule à droite
self.vd = - self.maxspeed/8
self.vg = - self.maxspeed
def avance(self):
self.vd = self.maxspeed
self.vg = self.maxspeed
def avance_g(self):
self.vd = self.maxspeed
self.vg = self.maxspeed/2
def avance_d(self):
self.vd = self.maxspeed/2
self.vg = self.maxspeed
def cinématique(self, dt):
#basé sur le modèle cinématique donnant la vitesse dx/dt et dy/dt, pour obtenir la position on multiplie par dt, temps mesuré entre
#deux appels de la fonction self.update() pour chaque robot dans le modèle simu
self.x += (self.r*(self.vg+self.vd)/2) * math.cos(self.theta) * dt
self.y -= (self.r*(self.vg+self.vd)/2) * math.sin(self.theta) * dt
self.theta += (self.vd - self.vg) / self.l * dt
if self.theta>2*math.pi or self.theta<-2*math.pi: #[2pi]
self.theta = 0
self.vd = max(min(self.maxspeed, self.vd), self.minspeed)
self.vg = max(min(self.maxspeed, self.vg), self.minspeed)