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Local models for inverse kinematics approximation of redundant robots: a performance comparison / Modelos locais para aproximaÃÃo da cinemÃtica inversa de robÃs redundantes: um estudo comparativoHumberto Ãcaro Pinto Fontinele 04 December 2015 (has links)
nÃo hà / In this dissertation it is reported the results of a comprehensive comparative study involving six local models applied to the task of learning the inverse kinematics of three redundant robotic arm (planar, PUMA 560 and Motoman HP6). The evaluated algorithms are the following ones: radial basis functions network (RBFN), local model network (LMN), SOMbased local linear mapping (LLM), local linear mapping over k-winners (K-SOM), local weighted regression (LWR) and counter propagation (CP). Each algorithm is evaluated with respect to its accuracy in estimating the joint angles given the cartesian coordinates which comprise end-effector trajectories within the robot workspace. A comprehensive evaluation of the performances of the aforementioned algorithms is carried out based on correlation analysis of the residuals. Finally, hypothesis testing procedures are also executed in order to verifying if there are significant differences in performance among the best algorithms. / Nesta dissertaÃÃo sÃo reportados os resultados de um amplo estudo comparativo envolvendo seis modelos locais aplicados à tarefa de aproximaÃÃo do modelo cinemÃtico inverso de 3 robÃs manipuladores (planar, PUMA 560 e Motoman HP6). Os modelos avaliados sÃo os seguintes: rede de funÃÃes de base radial (RBFN), rede de modelos locais (LMN), mapeamento linear local baseado em SOM (LLM), mapeamento linear local usando K vencedores (KSOM), regressÃo local ponderada (LWR) e rede counterpropagation (CP).
Estes algoritmos sÃo avaliados quanto à acurÃcia na estimaÃÃo dos Ãngulos das juntas dos robÃs manipuladores em experimentos envolvendo a geraÃÃo de vÃrios tipos de trajetÃrias no espaÃo de trabalho dos referidos robÃs. Uma avaliaÃÃo abrangente do desempenho de cada algoritmo à feita com base na anÃlise dos resÃduos e testes de hipÃteses sÃo realizados para verificar a semelhanÃa estatistica entre os desempenhos dos melhores algoritmos.
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Algoritmos de aprendizagem para aproximaÃÃo da cinemÃtica inversa de robÃs manipuladores: um estudo comparativo / Machine learning algorithms for inverse kinematics approximation of robot manipulators: a comparative studyDavyd Bandeira de Melo 06 July 2015 (has links)
In this dissertation it is reported the results of a comprehensive comparative study involving seven machine learning algorithms applied to the task of approximating the inverse kinematic model of 3 robotic arms (planar, PUMA 560 and Motoman HP6). The evaluated algorithm are the following ones: Multilayer Perceptron (MLP), Extreme
Learning Machine (ELM), Least Squares Support Vector Regression (LS-SVR), Minimal Learning Machine (MLM), Gaussian Processes (GP), Adaptive Network-Based Fuzzy
Inference Systems (ANFIS) and Local Linear Mapping (LLM). Each algorithm is evaluated with respect to its accuracy in estimating the joint angles given the cartesian coordinates which comprise end-effector trajectories within the robot workspace. A comprehensive evaluation of the performances of the aforementioned algorithms is carried out based on correlation analysis of the residuals. Finally, hypothesis testing procedures are also executed in order to verifying if there are significant differences in performance among the best algorithms. / Nesta dissertaÃÃo sÃo reportados os resultados de um amplo estudo comparativo envolvendo sete algoritmos de aprendizado de mÃquinas aplicados à tarefa de aproximaÃÃo do modelo cinemÃtico inverso de 3 robÃs manipuladores (planar, PUMA 560 e Motoman HP6). Os algoritmos avaliados sÃo os seguintes: Perceptron Multicamadas (MLP), MÃquina de Aprendizado Extremo (ELM), RegressÃo de MÃnimos Quadrados via Vetores-Suporte (LS-SVR), MÃquina de Aprendizado MÃnimo (MLM), Processos Gaussianos (PG), Sistema de InferÃncia Fuzzy Baseado em Rede Adaptativa (ANFIS) e Mapeamento Linear Local (LLM). Estes algoritmos sÃo avaliados quanto à acurÃcia na estimaÃÃo dos Ãngulos das
juntas dos robÃs manipuladores em experimentos envolvendo a geraÃÃo de vÃrios tipos de trajetÃrias no volume de trabalho dos referidos robÃs. Uma avaliaÃÃo abrangente do desempenho de cada algoritmo à feito com base na anÃlise dos resÃduos e testes de hipÃteses sÃo executados para verificar se hà diferenÃas significativas entre os desempenhos dos
melhores algoritmos.
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The pedagogical use of Modellus software in collaborative practice of students to facilitate the development of meaningful learning kinematics / O uso pedagÃgico do software Modellus na prÃtica colaborativa de alunos para facilitar o desenvolvimento da aprendizagem significativa de cinemÃticaRicardo Diniz Souza e Silva 30 July 2014 (has links)
In recent decades the teaching and learning of physics in secondary schools have been widely discussed. In academia many proposed changes are described by experts. The use of computers as a teaching tool in education, favors the construction of physical knowledge, breaking stigmas where the teacher moves the position of the owner and developer of knowledge to mediator of learning. Observing the growing interest of young people by computers and the introduction of educational computing in schools, developed the thesis within the research line Digital Technologies in the Teaching of Science and Mathematics, in order to encourage educators and learners regarding the use of educational technologies Kinematics and learning. This research investigates facilitating the development of the learning process Cinematic using an educational approach that values learning articulating the operational and pedagogical use of the Software Modellus. So, we left for a pedagogical action, which was conceived and developed with the students of the 3rd year of high school, a state school in the city of Cascavel - Ce. To effect it was designed an educational approach , basing himself on some theoretical assumptions : David Ausubel (Theory of Meaningful Learning), Joseph Novak (Concept Maps), Armando Valente (The pedagogical use of computers, according to the constructivist approach) and Almeida (model learning development , constructed by the learner and aided by the interactive use of the computer ) . To proceed with the development of research, this researcher - educator adopted a qualitative research approach and characteristics of action research. To realize the pedagogical practice, we conducted 16 classes divided into two phases, totaling 32 class hours, the first being to diagnose prior knowledge using a traditional methodology with lectures, questionnaires, pre -and post - tests. The second phase aimed to develop a methodology for collaborative learning applied to the use of software to work Modellus the construction of charts, tables, and animations with students in the computer lab. We conclude that such a strategy favored constructivist learning and education process. / Nas Ãltimas dÃcadas o ensino e aprendizagem de FÃsica nas escolas secundÃrias tÃm sido amplamente discutidos. Nos meios acadÃmicos muitas propostas de mudanÃas sÃo apontadas por especialistas. A utilizaÃÃo do computador como ferramenta pedagÃgica na educaÃÃo, favorece a construÃÃo dos conhecimentos fÃsicos, quebrando estigmas onde o professor passa da posiÃÃo de dono do conhecimento para colaborador e mediador da aprendizagem. Ao observar o crescente interesse dos jovens por computadores e a introduÃÃo da informÃtica educativa nas escolas, desenvolvemos a dissertaÃÃo dentro da linha de pesquisa Tecnologias Digitais no Ensino de CiÃncias e MatemÃtica, com a finalidade de fomentar educadores e educandos, quanto ao uso das tecnologias de ensino e aprendizagem de CinemÃtica. A presente pesquisa investiga a facilitaÃÃo do desenvolvimento do processo de aprendizagem de CinemÃtica utilizando uma metodologia educacional que valoriza a aprendizagem articulando-se o uso operacional e pedagÃgico do Software Modellus. Assim, partimos para uma aÃÃo pedagÃgica, que foi concebida e desenvolvida junto aos alunos do 3Â ano do Ensino MÃdio, numa escola estadual da cidade de Cascavel-Ce. Para efetivÃ-la, foi concebida uma proposta educativa, fundamentando-se em alguns pressupostos teÃricos: David Ausubel (Teoria da Aprendizagem Significativa), Joseph Novak (Mapas Conceituais), Armando Valente (O uso pedagÃgico do computador, segundo a proposta construtivista) e Almeida (Modelo de desenvolvimento da aprendizagem, construÃdo pelo aluno e auxiliado pelo uso interativo do computador). Para proceder ao desenvolvimento da pesquisa, o presente pesquisador-educador adotou uma abordagem de pesquisa qualitativa e com caracterÃsticas de pesquisa-aÃÃo. Para efetivar a prÃtica pedagÃgica, realizamos 16 aulas, subdivididas em duas fases, totalizando 32 horas aulas, sendo a primeira para diagnosticar os conhecimentos prÃvios utilizando uma metodologia tradicional com aulas expositivas, aplicaÃÃo de questionÃrios, prÃ-teste e pÃs-testes. A segunda fase visava desenvolver uma metodologia de aprendizagem colaborativa aplicada ao uso do software Modellus para trabalhar a construÃÃo de grÃficos, tabelas e animaÃÃes junto aos alunos no laboratÃrio de informÃtica. ConcluÃmos que tal estratÃgia favoreceu a aprendizagem e o processo de educaÃÃo construtivista.
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