Propostas de dissertações em Robótica Móvel e Inteligente

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1 Propostas de dissertações em Robótica Móvel e Inteligente António Neves, Nuno Lau, José Azevedo, Pedro Fonseca, Artur Pereira, Bernardo Cunha,... ({an,nunolau,jla,pf,artur}@ua.pt, mbc@det.ua.pt) Actividade Transversal em Robótica Inteligente IEETA / DETI - Universidade de Aveiro

2 Outline 1 Robôs 2 RoboCup 3 Futebol 5 Condução 6 Outros

3 O que são Robôs? Definição de robô: Máquina que trabalha sozinha... Um robô é normalmente pensado para realizar tarefas: Repetitivas: Linhas de produção em fábricas Pesadas: Arrumar peças em armazéns Perigosas: Centrais nucleares, Fábricas de produtos químicos, Minas, ambientes de catástrofe Aborrecidas: Cortar relva, Aspirar a casa ou o fundo da piscina Vídeo: Rob^os industriais Vídeo: Rob^os para o Exército Vídeo: Rob^os domesticos Vídeo: Rob^o humanoide Vídeo: Rob^os bio-inspirados ATRI / IEETA António Neves an@ua.pt Projectos de Robótica Inteligente 3/22

4 Como funciona um robô autónomo e móvel? Sentidos - para saber por onde anda Tacto (sensores de contacto, temperatura,...) Visão (Câmaras digitais, sensores de luz, lazers,...) Audição (microfones,...) Locomoç~ao - para se movimentar Motores com rodas, pneus, lagartas,... Pernas (bípedes, quadrúpedes,...) Cabeça - para pensar e decidir computador, microcontroladores, FPGAs,... Energia - para funcionar Baterias, energia solar, Gasolina (motor de explosão),... ATRI / IEETA António Neves an@ua.pt Projectos de Robótica Inteligente 4/22

5 RoboCup Federation RoboCup ( Iniciativa internacional que tem como objectivo promover a investigação em robótica e em áreas com ela relacionadas Problemas propostos: Futebol Robótico (RoboCup soccer) Missões de Socorro e Salvamento com Robôs, em situações de catástrofe (RoboCup Rescue) Robótica doméstica (RoboCup@home) A RoboCup Federation organiza todos os anos, desde 1997, um evento a nível mundial que inclui uma conferência e competições de robôs relacionadas com os problemas propostos O encontro anual, com investigadores e equipas de todo o mundo, permite avaliar os progressos e estabelecer novas metas ATRI / IEETA António Neves an@ua.pt Projectos de Robótica Inteligente 5/22

6 Competições Competições Nacionais (Festival Nacional de Robótica) Competições Internacionais German Open e Dutch Open Último decorreu em Abril de 2012 RoboCup 20xx Edição de 2007 decorreu em nos EUA Edição de 2008 decorreu na China Edição de 2009 decorreu na Áustria Edição de 2010 decorreu em Singapura Edição de 2011 decorreu na Turquia Próxima edição será na cidade do México, Mexico, entre 18 e 24 de junho de 2012 ATRI / IEETA António Neves an@ua.pt Projectos de Robótica Inteligente 6/22

7 Alguns vídeos Liga futebol humanoide Standard Platform League Liga dos rob^os pequenos Liga dos rob^os médios Liga Busca e Salvamento Liga Simulaç~ao 3D ATRI / IEETA António Neves an@ua.pt Projectos de Robótica Inteligente 7/22

8 Participação da UA no RoboCup A Universidade de Aveiro participa em quatro ligas RoboCup: Desde 2000: Liga de simulação (2D, 3D, Rescue) - projecto FC Portugal em colaboração com as Universidades do Porto e Minho Desde 2004: Liga dos robôs médios (projecto CAMBADA) Em 2011 participou pela primeira vez em duas outras competições: Liga dos robôs humanoides: o IEETA adquiriu em 2011 robôs humanoides NAO para participar na Standard Platform League (Portuguese Team. Robótica doméstica: está a decorrer um projecto financiado pelo QREN - Living usability Lab, no qual o IEETA está responsável pelo desenvolvimento de um robô para apoio a pessoas idosas. Participa na liga ROBOCUP@HOME (CAMBADA@HOME). ATRI / IEETA António Neves an@ua.pt Projectos de Robótica Inteligente 8/22

9 Futebol robótico O futebol robótico foi escolhido como tópico central de investigação e desenvolvimento em robótica autónoma e cooperativa Objetivo: Ter, em 2050, uma equipa de robôs humanoides que seja capaz de defrontar e vencer a equipa humana campeã do mundo. Cada robô terá que desempenhar tarefas individuais...: Identificar os objectos relevantes no campo Auto localizar-se no campo, evitar os adversários, conduzir a bola, apanhar a bola, chutar a bola......e tarefas colectivas: Passar a bola a um colega de equipa Assumir posicionamento táctico no campo Assumir, de forma dinâmica, um papel no jogo (ex. defesa, atacante) Realizar jogadas estudadas ATRI / IEETA António Neves an@ua.pt Projectos de Robótica Inteligente 9/22

10 Projecto CAMBADA CAMBADA é um acrónimo de: Cooperative Autonomous Mobile robots with Advanced Distributed Architecture O projecto CAMBADA começou oficialmente em Outubro de 2003 O objetivo principal é promover a investigação na área da robótica móvel autónoma Participar nas competições nacionais e internacionais (na liga dos robôs médios) Robôs totalmente concebidos e construídos no IEETA/DETI Vídeo: Final no Robotica 2012 Vídeo: Jogo do 3 o lugar no DutchOpen 2012 ATRI / IEETA António Neves an@ua.pt Projectos de Robótica Inteligente 10/22

11 Equipa CAMBADA - Resultados recentes Competição nacional (há 5 equipas em Portugal): Robotica o lugar Competição mundial: RoboCup2007 (Atlanta, Estados Unidos) 5 o lugar RoboCup2008 (Suzhou, China Julho/2008) 1 o lugar RoboCup2009 (Graz, Áustria Julho/2009) 3 o lugar RoboCup2009 (Graz) 1 o lugar no Technical Challenge GermanOpen2010 (Alemanha Abril/2010) - 2 o lugar RoboCup2010 (Singapura Julho/2010) 3 o lugar RoboCup2011 (Turquia Julho/2011) 3 o lugar RoboCup2011 (Turquia) 1 o lugar no Free Challenge DutchOpen2012 (Holanda Abril/2012) - 3 o lugar ATRI / IEETA António Neves an@ua.pt Projectos de Robótica Inteligente 11/22

12 Robôs CAMBADA Construção modular: sistema de visão, computador, electrónica de controlo, sistema de chuto, motores e baterias Movimentos holonómico: O robô pode mover-se em qualquer direcção e realizar movimentos complexos Sistema de visão constituído por duas câmaras digitais A atitude do robô no jogo é desenvolvida através de um conjunto de competências básicas. Com essas competências básicas é possível atribuir papéis aos jogadores ATRI / IEETA António Neves an@ua.pt Projectos de Robótica Inteligente 12/22

13 Projeto FC Portugal - RoboCup Simulation Objectivos: Coordenação em sistemas multi-agente Robótica inteligente 3 vezes campeã mundial, 6 vezes campeã europeia na Liga de Simulação Colaboração com LIACC/FEUP Domínios: Futebol Robótico, Operações de Socorro e Salvamento, Vários (MSRS) Vídeo: GermanOpen2011-FCPortugal vs. Offenburg ATRI / IEETA António Neves an@ua.pt Projectos de Robótica Inteligente 13/22

14 FC Portugal: tópicos de investigação Coordenação de equipas de Agentes em Ambientes com Adversários Modelo estratégico de coordenação com aplicação em vários domínios - STRATEGY Decisão de alto-nível e comportamentos Técnicas de Optimização e Aprendizagem para comportamentos Ferramentas de desenvolvimento e monitorização de agentes Comunicação em Sistemas Multi-Agente Arquitectura de agentes cooperativos ATRI / IEETA António Neves an@ua.pt Projectos de Robótica Inteligente 14/22

15 Projeto Portuguese Team - RoboCup SPL Humanóides são particularmente adaptados para ambientes humanos Portuguese Team na Standard Platform League onde todas as equipas participam com o mesmo Hardware (robô NAO). Vídeo: Qualificaç~ao para o RoboCup 2012 Vídeo: GermanOpen 2012 ATRI / IEETA António Neves an@ua.pt Projectos de Robótica Inteligente 15/22

16 Portuguese Team: tópicos de investigação Desenvolvimento de comportamentos para robôs humanoides Fusão sensorial, representação do estado do mundo e localização Visão por computador em humanóides Coordenação de humanóides... ATRI / IEETA António Neves an@ua.pt Projectos de Robótica Inteligente 16/22

17 Objetivo: desenvolver robôs de serviço e assistência para futuras aplicações em robótica pessoal e doméstica. São utilizados um conjunto de desafios para avaliar a capacidade e desempenho dos robôs num ambiente realista de uma casa. Em 2012 os desafios são: Follow Me, Clean Up, Whos is Who, Reliable Object Perception, Open Challenge, Restaurant, Demo Challenge, Final Demonstration Vídeo: Qualificaç~ao para o RoboCup 2012 ATRI / IEETA António Neves an@ua.pt Projectos de Robótica Inteligente 17/22

18 tópicos de investigação Interação e cooperação humano-robô Navegação e mapeamento em ambientes dinâmicos Visão por Computador e reconhecimento de objetos em condições de luz natural Manipulação do objetos Comportamentos adaptativos e integração de comportamentos Ambientes inteligentes ATRI / IEETA António Neves an@ua.pt Projectos de Robótica Inteligente 18/22

19 Condução autónoma Objetivo: um robô móvel e autónomo deve percorrer um percurso ao longo de uma pista fechada, que apresenta semelhanças marcantes com a condução de um veículo automóvel numa estrada convencional. A competição desenvolve-se em três fases, com um aumento progressivo da complexidade efectuado através da adição de novos desafios. Vídeo: Rob^o Atlas do DEM ATRI / IEETA António Neves an@ua.pt Projectos de Robótica Inteligente 19/22

20 Condução autónoma: tópicos de investigação Controlo do movimento do robô ao longo do percurso Identificação de sinais de transito e semáforos Deteção de obstáculos, zonas de obras e túneis Planeamento de trajetórias ATRI / IEETA António Neves an@ua.pt Projectos de Robótica Inteligente 20/22

21 IntelWheels: cadeira de rodas inteligente Objetivo: Desenvolver uma cadeira de rodas inteligente que: Possa ser adaptada a qualquer cadeira de rodas Possua uma interface multimodal (joystick, voz, expressões faciais, etc.) Melhore a qualidade de vida de pessoas com necessidades especiais Instituições envolvidas: UA, FEUP, INESC-P, ESTSP, APPC (Projecto FCT RIPD/ADA/ ) Vários modos de navegação: Autónomo, Semi-Autónomo, Manual Temas: Simulador realista e Mineração de dados ATRI / IEETA António Neves an@ua.pt Projectos de Robótica Inteligente 21/22

22 Hardware reconfigurável em Robótica A utilização de hardware reconfigurável pode libertar o processador do processamento de tarefas complexas (ex. Visão) É também possível implementar todo o controlador do robô em hardware reconfigurável ATRI / IEETA António Neves an@ua.pt Projectos de Robótica Inteligente 22/22