robosense percepção robótica em plataforma móvel autônoma apresentador: pablo javier alsina...
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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