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1 UNISINOS Mestrado em Computação Aplicada - PIPCA Web: Http://www.pipca..unisinos.br/ Grupo de inteligência Artificial - PIPCA - Unisinos Web: Http://www.inf.unisinos.br/~osorio/ GIA / PIPCA Controle Inteligente de Robôs Móveis: Controle Inteligente de Robôs Móveis: Aplicações da Inteligência Artificial nas Aplicações da Inteligência Artificial nas Pesquisas em Robótica Pesquisas em Robótica GIA GIA- PIPCA PIPCA Robótica Inteligente Robótica Inteligente Temas Principais: • Tipos de Robôs • Sensores e Atuadores • Inteligência & Robôs • Modelos Sensoriais • Modelos Cinemáticos • Controle Robótico: • Controle Reativo • Controle Deliberativo • Controle Hierárquico • Mapas do Ambiente: • Construção de Mapas • Planejamento de Trajetórias • SMPA - Sense Model Plan Act • Problemas: • Desvio de Obstáculos • Posicionamento • Soluções: Controle Robusto Híbrido • Simulação - SimRob3D

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UNISINOS

Mestrado em Computação Aplicada - PIPCA

Web: Http://www.pipca..unisinos.br/

Grupo de inteligência Artif icial - PIPCA - UnisinosWeb: Http://www.inf.unisinos.br/~osorio/

GIA / PIPCA

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GIAGIA--PIPCA PIPCA Robótica InteligenteRobótica Inteligente

Temas Principais:

• Tipos de Robôs• Sensores e Atuadores• Inteligência & Robôs• Modelos Sensoriais• Modelos Cinemáticos• Controle Robótico:

• Controle Reativo• Controle Deliberativo• Controle Hierárquico

• Mapas do Ambiente:• Construção de Mapas• Planejamento de Trajetórias • SMPA - Sense Model Plan Act

• Problemas: • Desvio de Obstáculos• Posicionamento

• Soluções: Controle Robusto Híbrido• Simulação - SimRob3D

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Robótica InteligenteRobótica InteligenteTipos de RobôsTipos de Robôs

* Robôs Manipuladores:Braços Robóticos de Base Fixa

* Robôs Móveis...

Robótica InteligenteRobótica InteligenteTipos de RobôsTipos de Robôs

* Robôs Móveis:

1. Veículos Móveis- Veículos Terrestres / Indoor- Veículos Terrestres / Outdoor- Veículos de Exploração Espacial- Veículos Aquáticos / Barcos e Submarinos- Veículos Aéreos / Dirigíveis, Aviões e Helicópteros

2. Humanóides

3. Animats

A. Robôs Móveis Tele-Comandados

B. Robôs Móveis Semi-Autônomos

C. Robôs Móveis Autônomos

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Robótica InteligenteRobótica InteligenteTipos de RobôsTipos de Robôs

* Robôs Móveis:

1. Veículos Móveis- Veículos Terrestres / Indoor- Veículos Terrestres / Outdoor- Veículos de Exploração Espacial- Veículos Aquáticos / Barcos e Submarinos- Veículos Aéreos / Dirigíveis, Aviões e Helicópteros

Robótica InteligenteRobótica InteligenteTipos de RobôsTipos de Robôs

* Robôs Móveis:

1. Veículos Móveis- Veículos Terrestres / Indoor- Veículos Terrestres / Outdoor- Veículos de Exploração Espacial- Veículos Aquáticos / Barcos e Submarinos- Veículos Aéreos / Dirigíveis, Aviões e Helicópteros

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Robótica InteligenteRobótica InteligenteTipos de RobôsTipos de Robôs

* Robôs Móveis:

1. Veículos Móveis- Veículos Terrestres / Indoor- Veículos Terrestres / Outdoor- Veículos de Exploração Espacial- Veículos Aquáticos / Barcos e Submarinos- Veículos Aéreos / Dirigíveis, Aviões e Helicópteros

Robótica InteligenteRobótica InteligenteTipos de RobôsTipos de Robôs

* Robôs Móveis:

1. Veículos Móveis- Veículos Terrestres / Indoor- Veículos Terrestres / Outdoor- Veículos de Exploração Espacial- Veículos Aquáticos / Barcos e Submarinos- Veículos Aéreos / Dirigíveis, Aviões e Helicópteros

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Robótica InteligenteRobótica InteligenteTipos de RobôsTipos de Robôs

* Robôs Móveis:

1. Veículos Móveis- Veículos Terrestres / Indoor- Veículos Terrestres / Outdoor- Veículos de Exploração Espacial- Veículos Aquáticos / Barcos e Submarinos- Veículos Aéreos / Dirigíveis, Aviões e Helicópteros

Robótica InteligenteRobótica InteligenteTipos de RobôsTipos de Robôs

* Robôs Móveis:

1. Veículos Móveis- Veículos Terrestres / Indoor- Veículos Terrestres / Outdoor- Veículos de Exploração Espacial- Veículos Aquáticos / Barcos e Submarinos- Veículos Aéreos / Dirigíveis, Aviões e Helicópteros

2. Humanóides

3. Animats

A. Robôs Móveis Tele-Comandados

B. Robôs Móveis Semi-Autônomos

C. Robôs Móveis Autônomos

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Robótica InteligenteRobótica InteligenteTipos de RobôsTipos de Robôs

* Robôs Móveis:

1. Veículos Móveis- Veículos Terrestres / Indoor- Veículos Terrestres / Outdoor- Veículos de Exploração Espacial- Veículos Aquáticos / Barcos e Submarinos- Veículos Aéreos / Dirigíveis, Aviões e Helicópteros

2. Humanóides

3. Animats

A. Robôs Móveis Tele-Comandados

B. Robôs Móveis Semi-Autônomos

C. Robôs Móveis Autônomos

Robótica InteligenteRobótica InteligenteTipos de RobôsTipos de Robôs

* Robôs Móveis:

1. Veículos Móveis- Veículos Terrestres / Indoor- Veículos Terrestres / Outdoor- Veículos de Exploração Espacial- Veículos Aquáticos / Barcos e Submarinos- Veículos Aéreos / Dirigíveis, Aviões e Helicópteros

2. Humanóides

3. Animats

A. Robôs Móveis Tele-Comandados

B. Robôs Móveis Semi-Autônomos

C. Robôs Móveis Autônomos

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Robótica InteligenteRobótica InteligenteTipos de RobôsTipos de Robôs

* Robôs Móveis:

1. Veículos Móveis- Veículos Terrestres / Indoor- Veículos Terrestres / Outdoor- Veículos de Exploração Espacial- Veículos Aquáticos / Barcos e Submarinos- Veículos Aéreos / Dirigíveis, Aviões e Helicópteros

2. Humanóides

3. Animats

A. Robôs Móveis Tele-Comandados

B. Robôs Móveis Semi-Autônomos => AGV

C. Robôs Móveis Autônomos

Robótica InteligenteRobótica InteligenteTipos de RobôsTipos de Robôs

* Robôs Móveis:

>> Robôs Móveis Autônomos <<

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Robótica InteligenteRobótica InteligenteTipos de RobôsTipos de Robôs

* Robôs Móveis:

>> Robôs Móveis Autônomos <<

Robótica InteligenteRobótica InteligenteSensores e Sensores e AtuadoresAtuadores

* Sensores:

Distância: Luz, Som, Força Outros Componentes

• Infra-Vermelho > Medidor de carga da bateria

• Sonar (ultrasom) e Radar > Temperatura, Pressão

• Laser > Umidade

• Câmeras de Vídeo - Linear / Matricial, Mono ou Binocular > Fumaça, Odores, etc.

• Sensor de contato (bumpers, antenas)

Posicionamento e Orientação

• GPS

• Bússolas

• Giroscópio

• Odômetros

• Faróis (ex. rádio) ou Câmera de Vídeo

* Atuadores...

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Robótica InteligenteRobótica InteligenteSensores e Sensores e AtuadoresAtuadores

* Atuadores:

Locomoção:

• Motor de Passo: rodas, esteiras - velocidade, direção, rotação

• Pernas e pés (problema do equilíbrio)

• Propulsão (submarino, aéreo)

Manipulação:

• Garras e Pinças (grippers)

• Braço robótico

Robótica InteligenteRobótica InteligenteInteligência e RobóticaInteligência e Robótica

* Planejamento das Ações

* Capacidade de Agir

* Capacidade de Sentir o Ambiente

* Reação: Integração Sensorial-Motora

* Previsão: Ambiente, Comportamento, Interação

* Aprendizado e Adaptação

* Robustez: Situações Imprevistas

=> Por onde começar?

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Robótica InteligenteRobótica InteligenteInteligência e RobóticaInteligência e Robótica

* Planejamento das Ações

* Capacidade de Agir

* Capacidade de Sentir o Ambiente

* Reação: Integração Sensorial-Motora

* Previsão: Ambiente, Comportamento, Interação

* Aprendizado e Adaptação

* Robustez: Situações Imprevistas

=> Por onde começar?

1. Modelar os sensores, atuadores e comportamento do robô2. Simular o robô, validando os modelos3. Controlar o robô real em um ambiente real

P.Bessièrre

Robótica InteligenteRobótica InteligenteModelo Modelo Sensorial Sensorial e Modelo e Modelo CinemáticoCinemático

SENSORES

• Sensibilidade e Intervalo de Valores...

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Robótica InteligenteRobótica InteligenteModelo Modelo Sensorial Sensorial e Modelo e Modelo CinemáticoCinemático

•Características dos Sensores Infra-Vermelho

do Khepera:

Sensibilidade a luz ambiente/ Reflexão da Luz

Distância: 50 a 500mm (aproximadamente)

Valor lido: 0..450 (aproximadamente)

Dependente de: Potência = 1 Watt

Ângulo = -180 a +240 graus

Resposta do sensor em função dodo ângulo deste em relação a fonte de luz

Robótica InteligenteRobótica InteligenteModelo Modelo Sensorial Sensorial e Modelo e Modelo CinemáticoCinemático

Características dos sensores infra-vermelhos do Khepera:Medida de distância de um obstáculo: 0..1024 - Resposta em função do tipo de material(reflexão da luz depende do material)

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Robótica InteligenteRobótica InteligenteModelo Modelo Sensorial Sensorial e Modelo e Modelo CinemáticoCinemático

Sensores Infra-Vermelho do Khepera:Campo de Visão do sensor

Diferença de resposta entrediferentes componentes do mesmo tipo

sujeitos as nas mesmas condições

Robótica InteligenteRobótica InteligenteModelo Modelo Sensorial Sensorial e Modelo e Modelo CinemáticoCinemático

ATUADORES

• Aceleração

• Limite de Velocidade

• Inércia

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Robótica InteligenteRobótica InteligenteModelo Modelo Sensorial Sensorial e Modelo e Modelo CinemáticoCinemático

Modelo Cinemático:

• Diferencial

• Aeckerman

θ

X

Y

φ

θ = V / L * Sin (Φ) X = V * Cos (Φ) * Cos (θ)Y = V * Cos (Φ) * Cos (θ)

C0

C1

C2 C3

C4

C5

C7 C6

M1 M2

Diferencial

Aeckerman

Robótica InteligenteRobótica InteligenteSimuladores Simuladores

Simulador do Khepera / SIM 2.0 Unix / Olivier Mitchell / INRIA Sophia Antipolis

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Robótica InteligenteRobótica InteligenteSimuladores Simuladores Simulador do Khepera Robô Khepera

Referência: Farlei Heinen. Robótica Autônoma: A integração entre planificação e comportamento reativo. Editora Unisinos - 2000.

Web: http://ncg.unisinos.br/robotica/

Robótica InteligenteRobótica InteligenteSimuladores Simuladores

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Robótica InteligenteRobótica InteligenteSimuladores Simuladores

Referência: SEVASimulador deEstacionamento deVeículos Autônomos

SEVA-A (Autômato)Farlei Heinen

SEVA-N (Neural)Farlei HeinenFernando OsórioLuciane Fortes

Publicações:

SEMINCO 2001 - FURBSBRN 2002