Jul. 2005 RAC - Robótica Académica de Coimbra 1
RAC – Robótica Académica de Coimbra
Jorge LoboRui Rocha
RAC - Robótica Académica de Coimbra 2Jul. 2005
Sumário
Enquadramento do projecto Robôs da RAC
HardwareCinemática
Software de controlo da equipa Sistema de Visão Global Estado do projecto e perspectivas futuras
RAC - Robótica Académica de Coimbra 3Jul. 2005
Sumário
Enquadramento do projecto Robôs da RAC
HardwareCinemática
Software de controlo da equipa Sistema de Visão Global Estado do projecto e perspectivas futuras
RAC - Robótica Académica de Coimbra 4Jul. 2005
Enquadramento da RAC Objectivo geral: construir uma equipa de futebol robótico
para competir na liga de robôs pequenos do RoboCup (Small-Size League). Médio-longo prazo: migrar para RoboCup MSL.
Promoção da robótica móvel no seio do DEEC Envolvimento de alunos, docentes e investigadores. Representação da escola em competições de futebol robótico. Tornar aliciante a aprendizagem de diversas disciplinas.
Mecatrónica, Electrónica, Sistemas Digitais, Programação, Controlo, Visão por Computador, Inteligência Artificial, etc.
Mais informações:http://www.deec.uc.pt/~rprocha/RAC/RAC.html
RAC - Robótica Académica de Coimbra 5Jul. 2005
Sumário
Enquadramento do projecto Robôs da RAC
HardwareCinemática
Software de controlo da equipa Sistema de Visão Global Estado do projecto e perspectivas futuras
RAC - Robótica Académica de Coimbra 6Jul. 2005
RacBots
A liga F180 requer robôs rápidos, não necessariamente muito inteligentes, podendo ter um computador central a controlar.
Mas na RAC queremos vir a construir robôs autónomos, capazes de acompanhar a evolução das regras do jogo.
Robôs compactos, rápidos e com movimento omnidireccional, e kicker.
Configuração básica, o RacSlaveBot, permite cumprir os requisitos mínimos e apoia-se com computador central para “fechar a malha” de controlo.
Configuração avançada, o RacSmartBot, com visão própria, sensores inerciais e capacidade de processamento para maior autonomia.
BatteryPackPC104STACK
Kicker
MotorOmni
Wheel
18cm diameter
RotatingDribbler
RAC - Robótica Académica de Coimbra 7Jul. 2005
Hardware do Robô Via Eden M570 600Mhz CPU 4I65 FPGA based PC104-PLUS Anything I/O card PC/104 Power Supply V104 7I30 Quad 100 Watt H-bridges Wireless LAN Mini USB Adapter Compact Flash IDE Drive DC Micromotors 12v ...
BatteryPack PC104STACK
KickerMotor
OmniWheel
18cm diameter
RotatingDribbler
RAC - Robótica Académica de Coimbra 8Jul. 2005
RacSlaveBots Configuração básica Funciona “escravo” do computador central ...
BatteryPack PC104STACK
KickerMotor
OmniWheel
18cm diameter
RotatingDribbler
RAC - Robótica Académica de Coimbra 9Jul. 2005
RacSmartBots Inteligente e semi-autónomo Processamento de imagem Fusão sensorial …
Inertial SensorsInertial Sensors
RAC - Robótica Académica de Coimbra 10Jul. 2005
Cinemática Holonómica Rodas Omnidireccionais Configuração omnidireccional
holonómicaBatteryPack PC104
STACK
Kicker
Motor
OmniWheel
18cm diameter
RotatingDribbler
RAC - Robótica Académica de Coimbra 11Jul. 2005
Controlo de Trajectória FPGA controla cada motor individualmente Qual deve ser o movimento de cada eixo para se
obter a trajectória pretendida? Estudo da Cinemática do robô
Cinemática Directa Cinemática Inversa
Modelo de Controlo
Implementação de um sistema de simulaçãoem MATLAB/Simulink por forma a simular o comportamento real do robô.
Calibração do sistema …
Cinemática do robô
RAC - Robótica Académica de Coimbra 12Jul. 2005
Sumário
Enquadramento do projecto Robôs da RAC
HardwareCinemática
Software de controlo da equipa Sistema de Visão Global Estado do projecto e perspectivas futuras
RAC - Robótica Académica de Coimbra 13Jul. 2005
Requisitos do Software de Controlo da Equipa Controlo em tempo-real num ambiente muito dinâmico: futebol robótico. Compromisso entre comportamentos reactivos e deliberativos.
Controlo reactivo: responder rapidamente à ocorrência de novos; importante no em decisões de muito curto-prazo.
Controlo deliberativo: planeamento inteligente de estratégias de jogo, baseadas na cooperação entre os robôs futebolistas da equipa.
Na liga dos robôs pequenos (SSL), o controlo centralizado é viável. É permitida a colocação de um sensor global: câmara sobre o campo.
Controlo distribuído é a melhor solução na liga dos robôs médios (MSL) Distribuição dos sensores (da informação) e do poder computacional.
Modularidade e flexibilidade. Fácil evolução através da adição/modificação incremental de módulos de SW. Permitir a implementação da equipa com níveis de autonomia diferenciados.
RAC - Robótica Académica de Coimbra 14Jul. 2005
Características da Arquitectura de Controlo da RAC Permite controlar a equipa de forma completamente distribuída.
Mas pode ser instanciada com diferentes níveis de autonomia dos robôs: Ex: controlador do robô num computador remoto / robô usado como um mero actuador.
O controlador de cada robô possui 3 niveis de abstracção. Estratégico: deliberativo. Táctico: deliberativo e reactivo. Operacional: essencialmente reactivo.
Modelo do mundo centralizado baseado em fusão sensorial. Cada robô pode usar sensores a bordo para ter uma visão parcial do jogo. O modelo do mundo é um repositório centralizado que faz a fusão de toda a
informação e está acessível a todos os robôs da equipa. Cada robô usa informação local para exibir comportamentos reactivos. Escalável para equipas com um número arbitrário de robôs.
RAC - Robótica Académica de Coimbra 15Jul. 2005
Arquitectura: versão Distribuída
Robôs Três níveis de controlo.
Sensores globais Os robôs trocam
informação para cooperarem.
Modelo do mundo. Fusão sensorial. Árbitro.
Acesso ao modelo do mundo pelos robôs.
Notificação automática de eventos importantes.
Supervisão e monitorização.
RFRINTReferee Interface World
Model
WM
WorldModelWorldModel
WM
MNTSystem Monitor
QRYMODQuery Model
NTFYEVNotify Event
UPDMODUpdate Model
World
HMNSVSHuman Supervisor
LocalData
LD STRCTRStrategic Control
TCTCTRTactic Control
OPRCTROperational Control
ACTActuators
SENSPROCSensory Processing
SENSSensors
AGENT 1
LocalData
LD STRCTRStrategic Control
TCTCTRTactic Control
OPRCTROperational Control
ACTActuators
SENSPROCSensory Processing
SENSSensors
LocalData
LDLocalDataLocalData
LD STRCTRStrategic Control
TCTCTRTactic Control
OPRCTROperational Control
ACTActuators
STRCTRStrategic Control
TCTCTRTactic Control
OPRCTROperational Control
ACTActuators
SENSPROCSensory Processing
SENSSensors
SENSPROCSensory Processing
SENSSensors
AGENT 1AGENT 1
Events
LocalData
LD STRCTRStrategic Control
TCTCTRTactic Control
OPRCTROperational Control
ACTActuators
SENSPROCSensory Processing
SENSSensors
AGENT n
LocalData
LD STRCTRStrategic Control
TCTCTRTactic Control
OPRCTROperational Control
ACTActuators
SENSPROCSensory Processing
SENSSensors
LocalData
LDLocalDataLocalData
LD STRCTRStrategic Control
TCTCTRTactic Control
OPRCTROperational Control
ACTActuators
STRCTRStrategic Control
TCTCTRTactic Control
OPRCTROperational Control
ACTActuators
SENSPROCSensory Processing
SENSSensors
SENSPROCSensory Processing
SENSSensors
AGENT nAGENT n
QueriesSensory Fusion
Inter-Agent
Supervision
GLBSENSGlobal Sensors
(6)
(6)
(7)
(7)
(2)
(7)
(5)
(2)
(1)
(4)
(1, 3) (1, 3)
(8) (9)
RAC - Robótica Académica de Coimbra 16Jul. 2005
Arquitectura: versão Centralizada (implementada)
BRAINCentralized Controller
ACT1Actuators, robot 1
ACT2Actuators, robot 2
ACTnActuators, robot n
RFRINTReferee Interface
INTGLBVISInterface with global vision
SUPERVISIONVisualization and supervision of the team
WorldModel
WM
R1 R2 Rn
Shared Memor
y
Wireless link / UDP
TCP/IP link
RS/232 link
RAC - Robótica Académica de Coimbra 17Jul. 2005
Sumário
Enquadramento do projecto Robôs da RAC
HardwareCinemática
Software de controlo da equipa Sistema de Visão Global Estado do projecto e perspectivas futuras
RAC - Robótica Académica de Coimbra 18Jul. 2005
Sistema de Visão Global
Objectivo: obter o estado do jogo. Robôs da equipa:
Posição, orientação e velocidade.
Robôs adversários: Toda a informação que
se conseguir obter. Bola:
Posição e velocidade.
Remote PC
Global camera
Marcas coloridas sobre os robôsBola de golf cor-de-laranja
RAC - Robótica Académica de Coimbra 20Jul. 2005
Sumário
Enquadramento do projecto Robôs da RAC
HardwareCinemática
Software de controlo da equipa Sistema de Visão Global Estado do projecto e perspectivas futuras
RAC - Robótica Académica de Coimbra 21Jul. 2005
Conclusão Estado Actual do Projecto
Protótipo do robô testado com sucesso. Montagem da 1.ª equipa de robôs: em curso. Geração e controlo de trajectórias. Sistema de visão global. Software de controlo centralizado da equipa.
Perspectivas futuras Realização dos primeiros jogos. Montagem de um kicker nos robôs. Software de controlo distribuído da equipa. Competição ao mais alto nível: RoboCup.
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