Pedro U. Lima - Autenticação · medir orientação do robot; medidores de temperatura; anel de...

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1

Robôs de Serviços

Pedro U. Lima

Instituto Superior Técnico Universidade Técnica de Lisboa

Portugal

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2

• Exemplos de Robôs• Sistemas Componentes de Robôs e Relação com

Outras Áreas da EEC• Cooperação

• Entre robôs• Entre robôs e humanos• Redes de sensores e robôs

Tópicos

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3

microfone

sensor de proximidade

câmara de vídeo

detector de movimento por micro-ondas

transdutor de ultra-sons

(sonar)Polaroid

anel de sensores de infra-vermelhos

Computador de bordo; bússolas magnéticas para medir orientação do robot; medidores de temperatura;

anel desonaresPolaroid

roda e motor de cadeira de

rodas

range-finder

Baterias 12V, 80 Ah

disparadorpneumáticode setas

antena de comunicações RFO que é um robô?

Robô de vigilância em edifícios

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4 Automóvel Autónomo

O que é um robô? - 2

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5 Automóvel Autónomo


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6 Robô de vigilância doméstico


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7 História


1995

1950

1970-2

1977

1997

1989

1997

1998

1992

1993 2002

2001

2003

....

2008 2010

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8 Robô aspirador


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9

TIPO TRICICLO

TRACÇÃO DIFERENCIAL

Como Se Move um Robô Com Rodas

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OMNIDIRECCIONAL

Como Se Move um Robô Com Rodas - 2

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11

Como Se Move um Robô Com Rodas - 3Motores DC

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12

Como Se Move um Robô Com Rodas - 4

wheels

[Fonte: projecto SocRob do ISR/IST]

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13

Como Se Movem outros Robôs

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OdometriaTRACÇÃO DIFERENCIAL

Como Sabe um Robô Onde Está

vx(t) = r2

(wl (t)+wr (t))

vy(t) = 0

&θ(t) = rL

(wr (t)−wl (t))Vx

Vy

θ&=w

Wr

Wl

L

Como Δx = VxΔt e θ = &θΔt, se somarmos os incrementos ao longo do tempo obtemoso Δx percorrido e a alteração de orientação Δθ Para isso precisamos saber wr ,l

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• Contentor, fixo à estrutura do veículo, cheio com pedras e com um orifício na parte inferior.

• A rotação de uma das rodas faz rodar um tambor em torno do contentor.

• Tambor tem um orifício do mesmo tamanho do existente no contentor.

• Depois de um certo número de rotações da roda, os dois orifícios coincidem e uma pedra cai, sendo recolhida numa caixa.

• O número de pedras recolhidas na caixa num intervalo de tempo permite estimar a distância percorrida.

Como Sabe um Robô Onde Está - 2

Odómetro de Leonardo da Vinci

Odometria

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OdometriaENCODERS


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OdometriaVISUAL


[Fonte: NASA JPL]

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Robot com anel de sonares para detectar as paredes

paredes no sistema de coordenadas do mundo

s.c. mundo

usando um mapa

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s.c. mundo

paredes vistas pelo robot no seu sistema de coordenadas

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s.c. mundo


s.c. robot

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s.c. mundo


s.c. robot

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Posições absolutas das balizas P1, P2, P3 são conhecidas

Medimos, com sensores apropriados, distâncias d1 a P1d2 a P2d3 a P3

Estamos aqui!

P2

d2

P1

d1

P3

d3

Como Sabe um Robô Onde Está - 9Trilateração

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Como Sabe um Robô Onde Está - 10Sensores

[RIEGL LD90-3]

LASER RANGE FINDER (TOF)Distâncias até 10000 m com precisão de cm

Sistemas TOF que varrem180º num plano até distâncias de 50 m

[SICK PLS Laser]

[Hokuyo URG-04LX-UG01] [Hokuyo URG-O4LX]

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Como Sabe um Robô Onde Está - 11Sensores

Sistema catadióptrico

Sistema dióptrico

espelho

câmara

câmara

Lente olho-de-peixe

[Fonte: projecto SocRob]

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ATRV-Jr com Laser e câmara

Como Mede um Robôo Ambiente Circundante

[Fonte: projecto Rescue FCT 2000]

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Como Vai um Robô de um Sítio para OutroProblema de CONTROLO

Derr

Θerr

TRAJECTÓRIA REAL

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TRAJECTÓRIA REAL

Como Vai um Robô de um Sítio para Outro - 2Problema de CONTROLO

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Derr

Θerr

TRAJECTÓRIA VIRTUAL


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[Fonte: projecto ATLAS, U. Aveiro]

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sensor measurements

operation point

posture estimate

joint state feedback

Path Planner Guidance Joint

Controller Vehicle

Localization

obstacles

targ

et p

ath

or tr

ajec

tory

join

t set

poi

nts

(e.g

., w

heel

vel

ociti

es)

join

t tor

ques

(e.g

., m

otor

inpu

ts)

Cadeia de Controlo

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Como Vai um Robô de um Sítio para Outro - 6evitando obstáculos

Métodos dos Campos de Potencial

[Fonte: O. Khatib, U. Stanford]

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4 3 2 1 nível de cinzento

Robot com anel de infravermelhos para detectar os obstáculos eCélulas foto-resistivas para medir a gradação de cinzentos

Derivada negativa na direcção longitudinalx

cinzentoΔ

Δ


Velocidade linear na direcção do gradiente de cinzento

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Velocidade angular inversamente proporcional à distancia ao obstáculo

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Como Vai um Robô de um Sítio para Outro-10evitando obstáculos


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Como Vai um Robô de um Sítio para Outro-11evitando obstáculos


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Como Planeia o Robô o Que Fazer

procura bola vai para bola

apanha bola

chuta bolapara fora

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Como Planeia o Robô o Que Fazer - 2


apanha bola

chuta bolapara fora

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apanha bola

leva bolapara baliza

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apanha bola


chuta

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41

Como Aprende o Robô o Que Fazer


apanha bola


chuta

GOLO!

chuta bolapara fora

Prémio crescente

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Execução Coordenada de Tarefas

Programmable Logic ControllersGRAFCET

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Cooperação

[Fonte: projecto SocRob, IST]

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Bibliografia

[1] Joseph L. Jones, Bruce A. Seiger, Anita M. Flynn, “Mobile Robots: Inspiration to Implementation”, A K Peters/CRC Press; 2 edition, 1998 [2] IEEE Robotics and Automation Magazine. Disponível no portal (só com IP do IST):http://ieeexplore.ieee.org/xpl/RecentIssue.jsp?punumber=100[3] H. R. Everett, “Sensors for Mobile Robots: theory and application”, A. K. Peters, Ltd. Natick, MA, USA, 1995 [4] Robotics, Wikipedia. Disponível no portal: http://en.wikipedia.org/wiki/Robotics[5] Projecto SocRob (Sociedade de Robôs ou Soccer Robots). Ver publicações disponíveis no portal: http://socrob.isr.ist.utl.pt

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