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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


Sumário


HardwareCinemática



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


Sumário


HardwareCinemática



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


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


RacSlaveBots Configuração básica Funciona “escravo” do computador central ...

BatteryPack PC104STACK

KickerMotor

OmniWheel

18cm diameter

RotatingDribbler


RacSmartBots Inteligente e semi-autónomo Processamento de imagem Fusão sensorial …

Inertial SensorsInertial Sensors


Cinemática Holonómica Rodas Omnidireccionais Configuração omnidireccional

holonómicaBatteryPack PC104

STACK

Kicker

Motor

OmniWheel

18cm diameter

RotatingDribbler


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


Sumário


HardwareCinemática



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.


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.


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




ACTActuators


SENSSensors

LocalData

LDLocalDataLocalData




ACTActuators

STRCTRStrategic Control



ACTActuators


SENSSensors


SENSSensors

AGENT 1AGENT 1

Events

LocalData




ACTActuators


SENSSensors

AGENT n

LocalData




ACTActuators


SENSSensors

LocalData

LDLocalDataLocalData




ACTActuators

STRCTRStrategic Control



ACTActuators


SENSSensors


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)


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


Sumário


HardwareCinemática



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


Segmentação de Cor


Sumário


HardwareCinemática



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.


Equipa de desenvolvimento da RAC


Vídeo(Abr 2005)

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