Σχεδιασμός παιχνιδιού για τον έλεγχο ρομπότ με την χρήση του προγράμματος Unreal Engine.”
ENGLISH ABSTRACT This thesis examines the use of the Unreal Engine game engine as a simulation and training tool in the field of robotic control. The main objective of the work is to investigate whether an interactive game environment can contribute to the understanding of basic robotics concepts, with emphasis on motion control through a Proportional–Integral–Derivative (PID) controller. The methodology followed includes the design and implementation of a virtual robot for line following within the Unreal Engine. The robot was designed with virtual line sensors, which were simulated through collision detection mechanisms (line traces), while the PID controller was implemented entirely through visual programming (Blueprints). At the same time, a user interface was developed that allows the interactive adjustment of the controller parameters in real time. The experimental evaluation was carried out on three line following tracks with different levels of difficulty. The findings of the work show that the adjustment of the PID controller parameters significantly affects the behavior and performance of the robot, especially in demanding environments. It was found that there is no single optimal setting for all scenarios, but that the complexity of the environment requires different control approaches. In conclusion, the work shows that Unreal Engine can be used as a powerful educational tool for teaching basic concepts of robotic control. Through direct visual feedback and experimentation, the connection between theory and practice is strengthened, offering a safe and interactive learning environment.
Thesis
Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει τη χρήση της μηχανής παιχνιδιών Unreal Engine ως εργαλείο προσομοίωσης και εκπαίδευσης στον τομέα του ρομποτικού ελέγχου. Κύριος στόχος της εργασίας είναι να διερευνηθεί κατά πόσο ένα διαδραστικό περιβάλλον παιχνιδιού μπορεί να συμβάλει στην κατανόηση βασικών εννοιών ρομποτικής, με έμφαση στον έλεγχο κίνησης μέσω ελεγκτή Proportional–Integral–Derivative (PID). Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε περιλαμβάνει τον σχεδιασμό και την υλοποίηση ενός εικονικού ρομπότ για line following μέσα στην Unreal Engine. Το ρομπότ σχεδιάστηκαι με εικονικούς αισθητήρες γραμμής, οι οποίοι προσομοιώθηκαν μέσω μηχανισμών ανίχνευσης σύγκρουσης (line traces), ενώ ο ελεγκτής PID υλοποιήθηκε εξ ολοκλήρου μέσω οπτικού προγραμματισμού (Blueprints). Παράλληλα, αναπτύχθηκε μια διεπαφή χρήστη που επιτρέπει τη διαδραστική ρύθμιση των παραμέτρων του ελεγκτή σε πραγματικό χρόνο. Η πειραματική αξιολόγηση πραγματοποιήθηκε σε τρεις πίστες line following με διαφορετικό επίπεδο δυσκολίας. Τα ευρήματα της εργασίας δείχνουν ότι η ρύθμιση των παραμέτρων του ελεγκτή PID επηρεάζει σημαντικά τη συμπεριφορά και την απόδοση του ρομπότ, ιδιαίτερα σε απαιτητικά περιβάλλοντα. Διαπιστώθηκε ότι δεν υπάρχει μία βέλτιστη ρύθμιση για όλα τα σενάρια, αλλά ότι η πολυπλοκότητα του περιβάλλοντος απαιτεί διαφορετικές προσεγγίσεις ελέγχου. Συμπερασματικά, η εργασία δείχνει ότι η Unreal Engine μπορεί να αξιοποιηθεί ως ένα ισχυρό εκπαιδευτικό εργαλείο για τη διδασκαλία βασικών εννοιών ρομποτικού ελέγχου. Μέσω της άμεσης οπτικής ανατροφοδότησης και του πειραματισμού, ενισχύεται η σύνδεση θεωρίας και πράξης, προσφέροντας ένα ασφαλές και διαδραστικό περιβάλλον μάθησης.