Esta tese propõe um modelo probabilístico geral para a localização cooperativa de multirrobôs. O problema da localização multirrobôs pode ser definido como: dado um modelo do ambiente, estimar a localização de cada robô em um grupo atuando em um mesmo ambiente, com base nas informações sensoriais oferecidas pelas medidas de odometria, medidas do ambiente e detecções. Detecção é a habilidade de um robô identificar outro e determinar a distância relativa entre eles. A idéia principal da localização cooperativa de multirrobôs consiste em integrar medidas coletadas por diferentes robôs, de modo que todos possam se beneficiar dos dados adquiridos pelos outros robôs do grupo. Desta forma, detecções podem ser usadas para refinar a estimativa de postura de cada robô com base nas estimativas dos outros. Comunicação fornece aos robôs a habilidade de compartilhar suas crenças de postura de forma que possam cooperar para melhorar a acurácia da localização. Aqui é explorado o uso de diferentes tipos de informação para comunicar entre os robôs: propagação da detecção positiva, detecção negativa e multidetecção, os quais são integrados em um novo algoritmo, chamado Localização de Markov para Multirrobôs Cooperativos (LMMC). Também é proposto um protocolo de comunicação para a troca de dados entre os robôs e um conjunto de critérios que possibilitam a redução da comunicação por meio da diminuição da quantidade de dados trocados entre robôs, de um modo eficaz e eficiente. Os experimentos realizados em ambientes simulados demonstram que a abordagem proposta pode conduzir a resultados significativamente melhores de localização quando comparada à abordagem com detecção única e ainda com uma menor quantidade de mensagens trocadas entre os robôs. / In this thesis we propose a general probabilistic model to cooperative multirobot localization. The multirobot localization problem can be stated as follows: given a model of the environment, estimate the location of each robot in a group within the same environment based on sensors information that provides odometric measurements, environment measurements, and detections. Detection is the ability of one robot to identify others and to determine the relative location of other robots relative to its own. The key idea behind the multirobot localization approach is to integrate measurements taken by different robots, so that each one can benefit from data gathered by other robots in a group. In this sense, detections can be used to refine the pose estimates of a robot based on the other\'s estimate. Communication provides robots with the ability to exchange their pose beliefs, so that they can cooperate in order to improve their localization accuracy. We explore the use of different types of information to exchange among robots: propagation of positive detection, negative detection, and multidetection, which are integrated in a new algorithm, called Cooperative Multirobot Markov Localization, CMML. We also contribute a communication protocol that deals with the data transmitted among robots, and a set of communication rules that aims at reducing the amount of data exchanged among robots in an effective and efficient way. Experimental results, carried out in simulated environments, demonstrate that our approach can yield better localization results than a single-detection approach, at significantly smaller communication overhead.

Esta dissertação apresenta uma arquitetura de controle distribuída para um sistema de visão computacional propositada, modelada segundo uma abordagem de Inteligência Artificial Distribuída com ênfase em Sistemas Multi-Agentes. O principal problema abordado é o da integração de diversos módulos com tarefas e comportamentos diferentes em um sistema robótico, que utiliza visão computacional para perceber o mundo. Esta integração surge da organização de diversas soluções dedicadas a diferentes tarefas visuais, resultando na proposta de uma arquitetura constituída por uma sociedade de Agentes Autônomos (AAs), que comunicam entre si através de uma rede de comunicação descentralizada e totalmente conectada, sendo cada AA responsável por um comportamento independente, organizados segundo regras de comportamento e uma estrutura de autoridade. Essa arquitetura integra diversos módulos da cognição, como percepção visual, planejamento, controle e atuação. Como tentativa de validação experimental da proposta, essa arquitetura foi implementada em um sistema dotado de um manipulador robótico e uma câmera, trabalhando em um domínio de montagem. A estrutura básica da arquitetura foi desenvolvida segundo uma metodologia de projeto orientada a objetos e consiste em uma biblioteca de classes que definem o modelo dos agentes e as estruturas para as interações entre esses em uma sociedade. O sistema robótico proposto foi implementado na Célula Flexível de Montagem da Escola Politécnica da USP, tendo por objetivo realizar tarefas de montagens simples e visualmente guiadas. O sistema foi testado exaustivamente e os resultados experimentais indicaram algumas vantagens e desvantagens da metodologia empregada, possibilitando a definição de algumas diretrizes importantes para o projeto e implementação de sistemas robóticos inteligentes atuando no mundo real. / This dissertation presents a distributed control architecture for a purposive computer vision system, modeled according to a Distributed Artificial Intelligence approach, with emphasis in Multi-Agents Systems. The main problem addressed is the integration of several modules with different purposes and behaviors in a robotic system, which uses computer vision to perceive the world. This integration arises from the organization of several dedicated solutions to different visual tasks, resulting in the proposal of one architecture that consists of a society of Autonomous Agents, communicating with each other through a decentralized and fully connected network, where each AA is responsible for an independent behavior. This society is organized according to behavior rules and an authority structure. Furthermore, this architecture integrates several cognitive modules, like visual perception, planning, control and action. As an attempt of an experimental validation of the proposal, this architecture was implemented in a system composed of a robotic manipulator and one camera, working in an assembly domain. The basic structure of the architecture was developed according to an object oriented methodology and consists of a library of classes which defines the agents\' model and the structures needed for the interactions among these agents in a society. The proposed robotic system was implemented in the Flexible Assembly Cell of the Escola Politécnica da USP, with the objective of accomplishing simple and visually guided assembly tasks. The system was thoroughly tested and the experimental results indicated some advantages and inconveniences of the methodology, allowing the definition of some important guidelines for the design and implementation of intelligent robotic systems acting in the real world.

Esta dissertação apresenta uma arquitetura de controle distribuída para um sistema de visão computacional propositada, modelada segundo uma abordagem de Inteligência Artificial Distribuída com ênfase em Sistemas Multi-Agentes. O principal problema abordado é o da integração de diversos módulos com tarefas e comportamentos diferentes em um sistema robótico, que utiliza visão computacional para perceber o mundo. Esta integração surge da organização de diversas soluções dedicadas a diferentes tarefas visuais, resultando na proposta de uma arquitetura constituída por uma sociedade de Agentes Autônomos (AAs), que comunicam entre si através de uma rede de comunicação descentralizada e totalmente conectada, sendo cada AA responsável por um comportamento independente, organizados segundo regras de comportamento e uma estrutura de autoridade. Essa arquitetura integra diversos módulos da cognição, como percepção visual, planejamento, controle e atuação. Como tentativa de validação experimental da proposta, essa arquitetura foi implementada em um sistema dotado de um manipulador robótico e uma câmera, trabalhando em um domínio de montagem. A estrutura básica da arquitetura foi desenvolvida segundo uma metodologia de projeto orientada a objetos e consiste em uma biblioteca de classes que definem o modelo dos agentes e as estruturas para as interações entre esses em uma sociedade. O sistema robótico proposto foi implementado na Célula Flexível de Montagem da Escola Politécnica da USP, tendo por objetivo realizar tarefas de montagens simples e visualmente guiadas. O sistema foi testado exaustivamente e os resultados experimentais indicaram algumas vantagens e desvantagens da metodologia empregada, possibilitando a definição de algumas diretrizes importantes para o projeto e implementação de sistemas robóticos inteligentes atuando no mundo real. / This dissertation presents a distributed control architecture for a purposive computer vision system, modeled according to a Distributed Artificial Intelligence approach, with emphasis in Multi-Agents Systems. The main problem addressed is the integration of several modules with different purposes and behaviors in a robotic system, which uses computer vision to perceive the world. This integration arises from the organization of several dedicated solutions to different visual tasks, resulting in the proposal of one architecture that consists of a society of Autonomous Agents, communicating with each other through a decentralized and fully connected network, where each AA is responsible for an independent behavior. This society is organized according to behavior rules and an authority structure. Furthermore, this architecture integrates several cognitive modules, like visual perception, planning, control and action. As an attempt of an experimental validation of the proposal, this architecture was implemented in a system composed of a robotic manipulator and one camera, working in an assembly domain. The basic structure of the architecture was developed according to an object oriented methodology and consists of a library of classes which defines the agents\' model and the structures needed for the interactions among these agents in a society. The proposed robotic system was implemented in the Flexible Assembly Cell of the Escola Politécnica da USP, with the objective of accomplishing simple and visually guided assembly tasks. The system was thoroughly tested and the experimental results indicated some advantages and inconveniences of the methodology, allowing the definition of some important guidelines for the design and implementation of intelligent robotic systems acting in the real world.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2010 / Bibliografia: f.79-81 / Problemas onde ambientes sofrem alterações em sua definição no decorrer do tempo representam uma categoria de problemas amplamente pesquisada. Observa-se na literatura que o formalismo de otimização de restrições apresenta um desempenho eficiente no que d / Problems where environments may present changes in its definition during the resolution introduces a new research field, widely studied in the last few years. The constraint optimization formalism proved to be a powerful method to model real-world problem

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2009 / Bibliografia: f. 72-74 / Sistemas multi-agente representam um novo paradigma de análise, projeto e implementação de sistemas complexos. Uma das dificuldades encontradas durante a concepção de um sistema multi-agente é a definição do modelo de coordenação, devido à característica / Multi-agent systems represent a new paradigm of analysis, design and development of complex systems. Due to characteristic of autonomy of the agents, one difficulty found during the construction of a multi-agent system is the coordination model. The distr

The motivation that originated this work was the desire to create an invasion team sports simulator capable of applying user defined strategies to guide the behavior of the agents in the simulation. With this objective in mind we created a formal strategy model to describe complex team behavior and developed methods of using that model to calculate collective plans. We defined both the strategy model and the planning methods in a broad manner that can be applied in many different domains. Then we defined a basketball simulation domain and implemented our methodology to develop a simulator. We also present a control system architecture that is compatible with our proposed planner and show how we implemented it to create the basketball simulator. The formal strategy model we developed can be used to represent team behavior, analyze real world events and create simulations. We developed a strategy design tool that allows the end user to create and visualize team strategies for basketball. Finally, we developed a system that interprets the user generated strategies and creates a basketball match simulation of the described behavior. We also proposed a methodology for the development of simulation systems involving multiple intelligent agents. Our recommended control system architecture separates the many layers of control, which simplifies the development process and results in a naturally expansible system. In this thesis we have provided a novel approach to collective behavior simulation utilizing user input as a guide to the strategy planning. Both the theory and methods developed have been tested through the implementation of a basketball simulator and the results were satisfactory. We believe this is a seminal work that will lead to many interesting developments, both in the realm of sports and in broader domains. / A motivação que deu origem a esse trabalho foi um desejo de criarmos um simulador de esportes de invasão coletivos capaz de aplicar estratégias definidas pelo usuário para guiar o comportamento de agentes na simulação. Com esse objetivo em mente nós criamos um modelo formal de estratégia para descrever comportamentos complexos em equipe e desenvolvemos métodos para usar esse modelo no cálculo de planos coletivos. Definimos o modelo e os métodos de planejamento de uma forma abrangente que pode ser aplicada em muitos domínios diferentes. Definimos um domínio para a simulação de partidas de basquete e implementamos nossa metodologia para desenvolver um simulador. Também apresentamos uma arquitetura de controle que é compatível com o planejador proposto e mostramos como implementá-la na criação de um simulador de basquete. O modelo formal que desenvolvemos pode ser usado para representar comportamento coletivo, analisar eventos reais e criar simulações. Desenvolvemos um desenhador de estratégia que permite que o usuário final desenhe e visualize estratégias de equipes de basquete. Finalmente, desenvolvemos um sistema que interpreta o conteúdo gerado pelo usuário e cria uma simulação de basquete usando o comportamento descrito. Propusemos também uma metodologia para o desenvolvimento de sistemas de simulação envolvendo múltiplos agentes inteligentes. Nossa arquitetura de controle separa as várias camadas de controle, simplificando o processo de desenvolvimento e resultando em um sistema naturalmente expansível.

Neste trabalho foi proposto um método e desenvolvido um protótipo para analisar imagens de microscopia de fluorescência obtidas a partir do teste FTA-ABS. Este teste é utilizado como comprovação do diagnóstico da sífilis por meio da identificação da bactéria causadora da doença. Um problema considerável na análise de tais imagens é a subjetividade na interpretação da intensidade de fluorescência apresentada, pois não existe uma descrição formal desse valor, outra dificuldade encontrada trata do baixo contraste entre o objeto de estudo e o fundo da imagem e finalmente a distribuição da fluorescência sobre as bactérias não é uniforme. O método proposto para auxiliar no diagnóstico por meio de análise de imagem consiste de três etapas. A primeira etapa é a de processamento das imagens. Para tal são utilizados algoritmos para aumentar o contraste entre o fundo da imagem e o objeto em estudo. Segue-se a realização da segmentação da imagem, utilizando-se algoritmos de binarização e crescimento de regiões. A segunda etapa realizada é a de classificação de pixels em grupos de cores pré- definidas por meio da utilização de Redes Neurais Artificiais treinadas com o algoritmo Backpropagation. Nesta etapa são treinadas e testadas diversas redes. De posse de todos os pixels classificados realiza-se a interpretação do diagnóstico por meio de técnicas fuzzy. / In this work we have developed a prototype to analyze fluorescence microscopy images obtained from the FTA-ABS. This test is used as confirmation of the diagnosis of syphilis by identifying the bacteria causing the disease. A considerable problem in the analysis of such images is the subjectivity in the interpretation of fluorescence intensity shown, because there is not a formal description of this value, another difficulty is the low contrast between the object of study and the background and finally the distribution of fluorescence on bacteria is not uniform. The proposed methodology for the diagnosis by means of image analysis consists of three stages. The first step is to image processing. For such algorithms are used to increase the contrast between the background image and the object under study. It follows the completion of the segmentation of the image, using algorithms for binarization and region growing. The second step is performed for the classification of pixels into color groups predefined by using Artificial Neural Networks trained with the Backpropagation algorithm. At this stage several neural networks are trained and tested to classify pixels into five classes of different colors. The interpretation of these colors in the third step is accomplished through the use of fuzzy techniques.

O presente trabalho analisa os efeitos jurídicos do uso de sistemas de inteligência artificial na formação dos contratos eletrônicos, bem como a aplicabilidade dos institutos do erro e do dolo civil a essas modalidades de contrato. Por se tratar de tecnologia que permite extremo grau de independência do sistema em relação à sua programação original, será investigado se a chamada declaração de vontade eletrônica, realizada por meio de uso dessa tecnologia, possui alguma especialidade e quais as conseqüências jurídicas da sua adoção. / This dissertation analyzes the legal effects of the use of artificial intelligence systems in the formation of contracts, as well as the applicability of the institutes of error and deceit in such contracts. Because this technology allows for an extreme degree of independence of the system in relation to its original programming, it is investigated whether statements issued with the use of such technology have any specificity and what are the legal consequences of its adoption.

A necessidade de entregar energia pelas concessionárias a seus consumidores, com qualidade e continuidade é condição fundamental para o bom funcionamento de um sistema de distribuição. A falta monofásica de alta impedância é um distúrbio nos sistemas de distribuição de energia bastante frequente, cuja origem pode ser a mais variada possível tais como galhos de árvore que podem cair sobre a rede elétrica, descargas atmosféricas, choque de algum automóvel contra um poste, dentre outros eventos que podem ser citados. O pronto restabelecimento do sistema no tempo mais breve possível, com a detecção e eliminação deste transitório continuam sendo uma tarefa trabalhosa pelas próprias características que estas perturbações apresentam. Por isso, ainda hoje as faltas monofásicas são objeto de estudos, a fim de caracterizar melhor este evento, sendo possível atuar na sua neutralização no tempo mais breve possível. Redes neurais artificiais é uma alternativa na tarefa de identificação. Este trabalho tem por objetivo contribuir na investigação das potencialidades das redes neurais na identificação de falta monofásica em redes de distribuição. Tomando como referência um sistema de distribuição de energia com cinco alimentadores na configuração radial, três tipos de falta foram simulados em posições diferentes nos alimentadores. A primeira situação simulada consiste em uma falta monofásica de alta impedância variável, a segunda consiste na retirada e posterior reposição de cargas no sistema e a terceira situação consiste na simulação das duas situações transitórias citadas anteriormente sequencialmente. Redes neurais artificiais foram projetadas e testadas na tarefa de identificação dos eventos transitórios simulados. O algoritmo empregado no treinamento das redes foi o de retropropagação do erro (Bakpropagation) em conjunto com nove algoritmos de otimização do erro de aprendizagem. As redes foram testadas e os resultados analisados e apresentados neste trabalho. / 159 f.

Modelos baseados na teoria de Processos Decisórios de Markov (PDM) têm sido propostos para situações realistas a serem enfrentadas por robôs móveis aplicados a tarefas que envolvem navegação (vigilância, distribuição de mensagens, etc.). Entretanto, um aspecto crítico em problemas reais é a enorme dimensão do espaço de estados. Como praticamente todos os algoritmos de aprendizagem de controle ou planejamento que utilizam PDM são baseados em um mapeamento explícito entre estados e ações, tal situação normalmente força o uso de representações do espaço de estados compactas, para as quais não existem algoritmos de aprendizagem ou planejamento comprovadamente eficientes, ou mesmo convergentes nos casos mais gerais. O objetivo deste trabalho é a análise de mecanismos que permitam o planejamento online eficiente em robótica móvel, em situações realistas nas quais não é possível o uso de uma representação explícita dos estados devido à dimensão do espaço de estados. É considerada uma técnica de planejamento relatada na literatura conhecida como Amostragem Esparsa (AE). Esta técnica é baseada em amostragem esparsa de instâncias simuladas de um modelo do PDM que representa a interação do robô com o seu ambiente, e pode ser combinada ao uso de opções (macro-operadores) que correspondem a seqüências de ações primitivas. O uso de opções pode ser visto como uma melhoria ao desempenho do algoritmo de AE, pois em tarefas de aprendizagem, seu uso produz exploração mais efetiva do espaço de estados, o que acelera a convergência do aprendizado. Entretanto, o tempo de execução deste algoritmo é exponencial no nível de exploração e no número de amostras a serem gerados. Deste modo, este trabalho propõe uma melhoria para o algoritmo de AE, através da utilização de informações pré-processadas do ambiente a ser explorado. Tais informações são adquiridas a partir da execução do algoritmo de aprendizado por reforço Q-Leaning sobre uma discretização do espaço de estados deste ambiente.