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USP – ICMC – SSC5887 - Turma 2009/1Introdução aos Sistemas RobóticosProf. Fernando Osório – Grupo SEER

Agosto 2008

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Prof. Fernando Santos Prof. Fernando Santos OsórioOsório –– GrupoGrupo SEERSEER

Email: Email: fosoriofosorio [at] { [at] { icmcicmc. . uspusp. . brbr , , gmailgmail. com }. com }

Web: http://www.icmc.usp.br/~fosorio/Web: http://www.icmc.usp.br/~fosorio/

http://www.icmc.usp.br/~lrm/http://www.icmc.usp.br/~lrm/

http://www.icmc.usp.br/~posgrad/sistemas_embarcados.htmlhttp://www.icmc.usp.br/~posgrad/sistemas_embarcados.html

USP - ICMC – SSC / PG-CCMC SSC 5887 (ISR) - 1o. Semestre 2009

Disciplina de

Introdução aos Sistemas Robóticos

SSC-5887

Aula 02Aula 02


Agosto 2008

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Disciplina ISRPesquisas em Robótica Móvel – Prof. Osório

Agenda:

1. Controle Robótico Inteligente

2. Controle REATIVO: Evitar Obstáculos, Seguir ParedesSimulador Khepera-SIM

3. Controle DELIBERATIVO: Planejamento de TrajetóriasSimulador SimRob2DPlanejamento com o A*

4. Controle HÍBRIDO: Mapas, Obstáculos desconhecidosSimulador Seva2DSimulador SimRob3D – Arquitetura COHBRASimulador Seva3D

5. Aprendizado de Máquina (Machine Learning)Redes Beurais, Algoritmos Genéticos + Simulação FísicaSimulador Seva3D, LegGen, RoBombeiros

6. Visão Computacional: Bavegação Visual

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Agosto 2008

3

Arquiteturas de Controle Robótico

Controle Reativo

Controle Deliberativo

Controle Hierárquico

Controle Híbrido

Controle Robótico Inteligente

MIT - OCW

Decision

Mapas, Localização

Planejamento, Execução da Navegação

Desvio de Obstáculos Conhecidos e Desconhecidos


Agosto 2008

4

Simuladores: Modelos Sensoriais, de Atuadores e de Controle

KHEPERA-SIM

SIMROB2D

SEVA2D

SIMROB3D

SEVA3D

ODE: LegGen

RoBombeiros

Player-Stage

Gazebo

JuiceMSF Robotics Studio

Controle Robótico Inteligente

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Robótica Autônoma Inteligente

Simuladores [Clássicos]

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

1997/98

Agosto 2008

5Sensores: 8 IR / Atuadores: 2 motores com cinemática diferencial / Mapas Editáveis

Controle Robótico Inteligente: Reativo


Simulador do Khepera Robô Khepera

Agosto 2008

6 > 2 DC brushed servo motors with incremental encoders

> 8 infrared proximity and ambient light sensors (SFH900)

Controle Robótico Inteligente: Reativo

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SIMROB2D – Planejamento de Trajetórias

Referência: Farlei Heinen (Orientador: Fernando Osório )Robótica Autônoma: A integração entre planificação e comportamento reativo. 2000.

Sensores: 5 IR / Atuadores: 2 motores (diferencial)

Agosto 2008

7

Controle Robótico Inteligente: Deliberativo


A* – Planejamento de Trajetórias [Tutorial SBGames 2007]

Agosto 2008

8

Controle Robótico Inteligente: Deliberativo

5


SEVA2D – Simulador de Estacionamento de Veículos Autônomos 2D

Agosto 2008

9

Sensores: 6 sensores de proximidadeAtuadores: atuador de direção (steering) e de aceleração (gas pedal) + frente/réCinemática do tipo Ackerman (veículo) / Sem simulação da dinâmica do veículo

Controle Robótico Inteligente: Híbrido

Farlei Heinen


SIMROB3D – Simulador de Robôs 3D / Controle Híbrido COHBRA

Agosto 2008

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Sensores: Bumper, IR ou Sonar (configurável pelo usuário)Atuadores: Cinemática diferencial ou Ackerman (configurável pelo usuário)


Farlei Heinen

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Agosto 2008

11 Sensores: Bumper, IR ou Sonar (configurável pelo usuário)Atuadores: Cinemática diferencial ou Ackerman (configurável pelo usuário)




Agosto 2008

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Sensores: Bumper, IR ou Sonar (configurável pelo usuário)Atuadores: Cinemática Diferencial ou Ackerman (configurável pelo usuário)


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PROBLEMAS:

* Desvio de Obstáculos

- Obstáculos conhecidos- Obstáculos desconhecidos (parados)- Obstáculos desconhecidos (em movimento)



PROBLEMAS:

* Posicionamento

- Qual a posição atual do robô?- Como garantir que após me deslocar ainda sei onde o robô está?- Erro e Imprecisão: Translação / Rotação

Farlei Heinen


8

USP – ICMC – SSC5887 - Turma 2009/1Introdução aos Sistemas RobóticosProf. Fernando Osório – Grupo SEER Controle Robótico Inteligente: Híbrido

ArquiteturaCOHBRA


Simulação com o SimRob3D


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Simulação em Ambiente Estático com Localização Monte Carlo



Simulação em Ambiente Estático com Localização Monte Carlo


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Simulação em Ambiente Alterado em Relação a Representação Interna



Simulação em Ambiente com Obstáculos Móveis


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Relocalização com Monte Carlo




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Sensores: Sonar (configurável pelo usuário) e OdômetroAtuadores: Cinemática AckermanUsual: 6 sonares com posições específicas, odômetro, controle de velocidade e de giro da direção


Milton Heinen

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Agosto 2008

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Sensores: Sonar (configurável pelo usuário) e OdômetroAtuadores: Cinemática Ackerman (velocidade e giro da direção)

Searching Parking Space Positioning Outside Entering

Positioning Inside Aligning



LegGen – Simulador Robôs Articulados com Patas

Agosto 2008

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Simulação Física usando a ODE

Sensores: Acelerômetro (XYZ), Bumber (nas patas), OdômetroAtuadores: Controle dos Motores das JuntasSimulação: Cinemática e Dinâmica do Movimento (gravidade, inércia, fricção, colisão, torque, etc)

Controle Robótico Inteligente:Aprendizado de Máquina

Milton Heinen

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RoBombeiros – Simulador Robôs para Combate à Incêndios

Agosto 2008

25 Simulação Física usando a ODE


Gustavo Pessin


RoBombeiros – Simulador Robôs para Combate à Incêndios

Agosto 2008

26 Simulação Física usando a ODE


Gustavo Pessin

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Player – Stage - Gazebo

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Player – Stage - Gazebo

Agosto 2008

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Navegação Visual

Seqüência de Imagens previamente ArmazenadasRota de Navegação Visual: Banco de Imagens (BI)IR = Imagem de Referência // ICR = Imagem Capturada pelo Robô

Correlação entre Imagens do BI e ICRGeração de Comando (set-point):

Esquerda, Direita ou Avançar

Controle Robótico Inteligente:Visão Computacional

Agosto 2008

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Agosto 2008

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Jones, Laugier


Navegação Visual: NCC - Norm. Cross-Correlation[Matsumoto et al. 1996]

[Righes 2004, 2005]

Matlab Code

IR:Imagem de Referência

ICR:Imagem CapturadaPelo Robô

Agosto 2008

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[Righes 2004][Righes 2005]

Navegação VisualNavegação Visual: NCC - Norm. Cross-Correlation


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OmnidirectionalCameras

Navegação VisualNavegação Visual: Image Match


Agosto 2008

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Navegação Visual

Mobile Robot Localization and Mapping with Uncertainty using Scale-Invariant Visual Landmarks

Stephen Se, David Lowe, Jim Little (UBC, CA)

Algoritmo:SIFT

ReferenceInt. Journal of Robotics ResearchVol. 21, Bo. 8, August 2002, pp. 735-758,

OpenCVOpenCV

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Agosto 2008

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Navegação Visual

Sistema de Visão para Veículos Aéreos Não Tripulados

Correlação entre

imagem de satélite

e imagem aérea

(helicóptero)

Resultados

não foram bons !

Mas...

Agosto 2008

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Rafael Klaser

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Navegação Visual

Referencial

Correlação entre imagens

do helicóptero

(cruzamento da rota)

Sistema de Visão

para Veículos Aéreos

Não Tripulados

Agosto 2008

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Rafael Klaser


Referêncial e

Deslocamento


do helicóptero


Navegação VisualNavegação Visual

Sistema de Visão


Não Tripulados

Agosto 2008

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19


Referêncial e

Deslocamento


do helicóptero


Navegação VisualNavegação Visual

Sistema de Visão


Não Tripulados

Agosto 2008

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Comboio de Veículos (Follow Me)


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C.R.Jung, F.Heinen, C.Kelber

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Detecção das Bordas da Pista – Prof. Cláudio Jung

Lane Follow


Agosto 2008

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C.R.Jung


Agosto 2008

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IBFORMAÇÕES SOBRE A DISCIPLIBA

USP USP -- Universidade de São Paulo Universidade de São Paulo -- São Carlos, SPSão Carlos, SPICMC ICMC -- Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação

SSC SSC -- Departamento de Sistemas de ComputaçãoDepartamento de Sistemas de Computação

Prof. Fernando Santos OSÓRIOProf. Fernando Santos OSÓRIO

Web institucional: Http://www.icmc.usp.br/ssc/Web institucional: Http://www.icmc.usp.br/ssc/

Página pessoal: Http://www.icmc.usp.br/~fosorio/Página pessoal: Http://www.icmc.usp.br/~fosorio/

EE--mailmail: : fosoriofosorio [[atat] ] icmcicmc. . uspusp. . brbr ou ou fosoriofosorio [[atat] ] gmailgmail. com. com

Disciplina de Robôs Móveis AutônomosDisciplina de Robôs Móveis Autônomos

Web Disciplinas: Http://www.icmc.usp.br/~fosorio/Web Disciplinas: Http://www.icmc.usp.br/~fosorio/

Web Web CoTeiaCoTeia: Http://coteia.icmc.usp.br/mostra.: Http://coteia.icmc.usp.br/mostra.phpphp??identident=575=575

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