robosense percepção robótica em plataforma móvel autônoma

ROBOSENSE

Percepção Robótica em Plataforma Móvel Autônoma

Apresentador: Pablo Javier Alsina

Universidade Federal do Rio Grande do Norte

Departamento de Engenharia de Computação e Automação

Resumo O Projeto aborda o problema de percepção

robótica embarcada em uma plataforma móvel autônoma.

Desenvolvimento de robô móvel de baixo custo, dotado de braço manipulador, odometria, sonares, sistema de visão estéreo e capacidade de processamento embarcado.

Protótipo para desenvolvimento e teste de aplicações que envolvem monitoração, navegação e manipulação de forma autônoma.

Financiamento CNPq (CTINFO 11/2002 - PDPG–TI)

Valor Global:R$ 123.692,50 Custeio: R$ 59.711,30 Capital: R$ 35.000,00 Bolsas: R$ 28.981,20 (5 bolsas ITI)

Duração: 2 anos

Equipe

Pesquisadores:

Adelardo Adelino Dantas de Medeiros Luiz Marcos Garcia Gonçalves Pablo Javier Alsina (Coordenador)

EquipeBolsistas ITI: Anderson Abner de Santana Souza Carlos Gustavo Rangel Serrano Jefferson Delfino Freire Keite Clembet Araújo Paulo Henrique Costa Câmara

Voluntários: Jonathan Paulo Pinheiro Pereira Leonardo Sávio Guanabara Ramalho Thayse Priscila Franca Lennedy Campos Soares

EquipeMestrandos: João Paulo de Araújo Bezerra José Savio Alves de Sousa Segundo Marcelo Borges Nogueira Paulo Henrique Novais Mota Ricardo Wendell Samaherni Morais Dias

Doutorandos: Anfranserai Morais Dias Diogo Pinheiro Fernandes Pedrosa Francisco Petrônio Alencar de Medeiros

Problemática Percepção envolve aquisição de

dados de múltiplos sensores, processamento, fusão e extração de informação útil.

O custo computacional é elevado, particularmente em visão computacional.

Robôs disponíveis no mercado são caros.

Objetivos Desenvolver protótipo de baixo custo e

tecnologia nacional. Desenvolver técnicas, teorias e métodos de

percepção robótica em tempo real. Integrar e fortalecer o grupo de robótica da

UFRN. Capacitar o grupo na área de percepção

robótica. Publicar os resultados obtidos Repassar o know-how a outros grupos de

pesquisa nacionais.

Especificações Plataforma móvel autônoma Baixo custo Tecnologia nacional Arquitetura deve incorporar

múltiplos sensores Cabeça com Visão Estéreo Dois braços com garras Alimentação: 2 baterias 12 V/ 9 Ah

Projeto mecânico Duas rodas com acionamento

diferencial e duas rodas livres Carga útil 40 kg Velocidade 0.5 m/s Aceleração 0.1 m/s2

Cada braço com cinco juntas Garra abre-fecha – carga 0.5 kg Cabeça de 5 GDL – olhos

independentes.

Projeto mecânico

Base do robô

Projeto mecânico

Braço

Projeto mecânico

Braço

Projeto mecânicoBraço

Projeto mecânico

Braço: detalhe de

junta do ombro

Projeto mecânico

Braço: detalhe de

Cotovelo / punho

Projeto mecânicoBraço: detalhe de Cotovelo / punho

Projeto mecânico

Garra/punho

Projeto mecânico

Garra/punho

Projeto mecânico

Cabeça

Projeto mecânico

Cabeça

Projeto mecânico

Cabeça

Projeto mecânico

Arquitetura de Hardware

PC Proc. ImagemPC Deliberação

PC E/SEth

ern

et

HD

Frame-grabber

PCI-CAN

Processamento Embarcado

Câmera

Câmera

CAN

PIC (2 - rodas)

Moto

r C

C

En

cod

er

PIC, (5 – cabeça)

Moto

r C

C

En

cod

er

Fim

de

cu

rso

PIC, (2 – ombros)

Moto

r C

C

En

cod

er

Fim

de

cu

rso

PIC (8 - braços)

Moto

r C

C

Pote

nc.

PIC (2 - garras)

Moto

r C

C

PIC (1 - sonares

)

6

son

are

s

Rede sensores/atuadores

Placa sensor/atuador

Sonares Para construção de mapas e

contorno de obstáculos Cinturão de 6 sonares:

Sonares Sonar Polaroid série 6500 Alcance: aprox. 8 m Freqüência: 50 kHz Abertura: aprox. 30o

Sonares

Sonares

Sonares

Sonares

Sonares

SonaresResultados - Teste 1

Distância ao obstáculo d (m)

Duração ECHO – INIT t (ms)

0,5 3

1,0 6

1,5 9

2,0 12

3,0 17

4,0 23

5,0 29

6,0 34

7,0 40

8,0 44

9,0 44

Teste de medição com o Sonar

05101520253035404550

0 2 4 6 8 10

d (m)

t (m

s)

Sistema de visão A Cabeça Estéreo Proposta:

5 Graus de Liberdade 2 Câmeras Frame grabber 20 Quadros por

Segundo

Descrição da Cabeça Modelo Cinemático

5 Graus de Liberdade• Movimento do

Pescoço• Pan (Esquerdo e

Direito)• Tilt (Esquerdo e

Direito)

Descrição da Cabeça

Modelo Físico Elos em Alumínio 5 Motores 5 Encoders

Simulador eExperiências Iniciais

Simulador Cinemático Layout Diferente do Implementado Modelo Cinemático Igual

Simulador eExperiências Iniciais Modos de Operação

Dependende

Independente

Sistema Proposto Aquisição de

imagens pelas câmeras

Pré-processamento Cruzamento de

informações Algoritmos de alto

nível

Redução de Resolução Criação de Imagem em Multi-Resolução

Filtragem das Imagens Imagem Original Imagens em MR

Gradiente Direção X

Gradiente Direção Y

Gaussiano

Laplaciano Movimento

Resultados Obtidos

EtapaMulti-resolução (s)

Original (s)

Multi-resolução 244 -

Gaussiano 584 10480

Gradiente 1169 21020

Laplaciano 579 10506

Movimento 62 5355

Total 2638 47361

Perspectivas Finalizar a Construção mecânica Implementar os circuitos eletrônicos Integrar o hardware Desenvolver software básico Desenvolver rotinas de visão,

localização, navegação e manipulação

Questões?

Maiores informações com a equipe, noLaboratório de Sistemas Inteligentes

DCA/CT/UFRN

pablo@dca.ufrn.br