Robótica Móvel Inteligente: Aplicações da Inteligência Artificial nas Pesquisas em Robótica

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1 ! " # $% #'&()(& Robótica Móvel Inteligente: Aplicações da Inteligência Artificial nas Pesquisas em Robótica * +, -. - / : 7 ;< = >? > A B : 8 : B 7 C 9 D 0 E. F 0,. / 0, + G H *., E + I JK+ I L > 9 M < : ;< = >? > A B : 8 : B 7 C 9 N/ + E O0D + P Q I - 6 R < R S : B ;< = >? > A B : 8 : B 7 C 9 D Q, I G T I. -U + E F +,V6 W < M C < 9 ;< M <? 9 : R A B : 8 : B 7 C 9 UNISINOS Mestrado em Computação Aplicada - PIPCA Web: Grupo de inteligência Artificial - PIPCA - Unisinos Web: GIA / PIPCA Temas Principais: Sensores e Atuadores Inteligência & Robôs Modelos Sensoriais Modelos Cinemáticos Controle Robótico: Controle Reativo Controle Deliberativo Controle Hierárquico Mapas do Ambiente: Construção de Mapas Planejamento de Trajetórias SMPA - Sense Model Plan Act Problemas: Desvio de Obstáculos Posicionamento Soluções: Controle Robusto Híbrido Simulação - SimRob3D GIA-PIPCA 1

2 * Robôs Manipuladores: Braços Robóticos de Base Fixa * Robôs Móveis Humanóides 3. Animats A. Robôs Móveis Tele-Comandados B. Robôs Móveis Semi-Autônomos C. Robôs Móveis Autônomos 2

3 3

4 4

5 2. Humanóides 3. Animats A. Robôs Móveis Tele-Comandados B. Robôs Móveis Semi-Autônomos C. Robôs Móveis Autônomos 5

6 2. Humanóides 3. Animats A. Robôs Móveis Tele-Comandados B. Robôs Móveis Semi-Autônomos C. Robôs Móveis Autônomos 2. Humanóides 3. Animats A. Robôs Móveis Tele-Comandados B. Robôs Móveis Semi-Autônomos C. Robôs Móveis Autônomos 6

7 2. Humanóides 3. Animats A. Robôs Móveis Tele-Comandados B. Robôs Móveis Semi-Autônomos => AGV C. Robôs Móveis Autônomos >> Robôs Móveis Autônomos << 7

8 >> Robôs Móveis Autônomos << * Sensores: Sensores e Atuadores Distância: Luz, Som, Força Infra-Vermelho Sonar (ultrasom) e Radar Laser Câmeras de Vídeo - Linear / Matricial, Mono ou Binocular Sensor de contato (bumpers, antenas) Posicionamento e Orientação GPS Bússolas Giroscópio Odômetros Faróis (ex. rádio) ou Câmera de Vídeo Outros Componentes > Medidor de carga da bateria > Temperatura, Pressão > Umidade > Fumaça, Odores, etc. * Atuadores... 8

9 Sensores e Atuadores * Atuadores: Locomoção: Motor de Passo: rodas, esteiras - velocidade, direção, rotação Pernas e pés (problema do equilíbrio) Propulsão (submarino, aéreo) Manipulação: Garras e Pinças (grippers) Braço robótico Inteligência e Robótica * Planejamento das Ações * Capacidade de Agir * Capacidade de Sentir o Ambiente * Reação: Integração Sensorial-Motora * Previsão: Ambiente, Comportamento, Interação * Aprendizado e Adaptação * Robustez: Situações Imprevistas => Por onde começar? 9

10 Inteligência e Robótica * Planejamento das Ações P.Bessièrre * Capacidade de Agir * Capacidade de Sentir o Ambiente * Reação: Integração Sensorial-Motora * Previsão: Ambiente, Comportamento, Interação * Aprendizado e Adaptação * Robustez: Situações Imprevistas => Por onde começar? 1. Modelar os sensores, atuadores e comportamento do robô 2. Simular o robô, validando os modelos 3. Controlar o robô real em um ambiente real Modelo Sensorial e Modelo Cinemático SENSORES Sensibilidade e Intervalo de Valores... 10

11 Modelo Sensorial e Modelo Cinemático Características dos Sensores Infra-Vermelho do Khepera: Sensibilidade a luz ambiente/ Reflexão da Luz Distância: 50 a 500mm (aproximadamente) Valor lido: (aproximadamente) Dependente de: Potência = 1 Watt Ângulo = -180 a +240 graus Resposta do sensor em função do do ângulo deste em relação a fonte de luz Modelo Sensorial e Modelo Cinemático Características dos sensores infra-vermelhos do Khepera: Medida de distância de um obstáculo: Resposta em função do tipo de material (reflexão da luz depende do material) 11

12 Modelo Sensorial e Modelo Cinemático Sensores Infra-Vermelho do Khepera: Campo de Visão do sensor Diferença de resposta entre diferentes componentes do mesmo tipo sujeitos as nas mesmas condições Modelo Sensorial e Modelo Cinemático ATUADORES Aceleração Limite de Velocidade Inércia 12

13 Modelo Sensorial e Modelo Cinemático Modelo Cinemático: Diferencial Diferencial Aeckerman C1 C2 C3 C4 φ C0 M1 M2 C5 C7 C6 Y Aeckerman θ X θ = V / L * Sin (Φ) X = V * Cos (Φ) * Cos (θ) Y = V * Cos (Φ) * Cos (θ) Simuladores Simulador do Khepera / SIM 2.0 Unix / Olivier Mitchell / INRIA Sophia Antipolis 13

14 Simulador do Khepera Simuladores Robô Khepera Simuladores Referência: Farlei Heinen. Robótica Autônoma: A integração entre planificação e comportamento reativo. Editora Unisinos Web: 14

15 Simuladores Referência: SEVA Simulador de Estacionamento de Veículos Autônomos SEVA-A (Autômato) Farlei Heinen SEVA-N (Neural) Farlei Heinen Fernando Osório Luciane Fortes Publicações: SEMINCO FURB SBRN