Orientador: Janito Vaqueiro Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T19:38:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vitor_GiovaniBernardes_M.pdf: 6258094 bytes, checksum: fbd34947eb1efdce50b97b27f56c1920 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O sistema de visão computacional é bastante útil em diversas aplicações de veículos autônomos, como em geração de mapas, desvio de obstáculos, tarefas de posicionamento e rastreamento de alvos. Além disso, a visão computacional pode proporcionar um ganho significativo na confiabilidade, versatilidade e precisão das tarefas robóticas, questões cruciais na maioria das aplicações reais. O presente trabalho tem como objetivo principal o desenvolvimento de uma metodologia de controle servo visual em veículos robóticos terrestres para a realização de rastreamento e perseguição de um alvo. O procedimento de rastreamento é baseado na correspondência da região alvo entre a seqüência de imagens, e a perseguição pela geração do movimento de navegação baseado nas informações da região alvo. Dentre os aspectos que contribuem para a solução do procedimento de rastreamento proposto, considera-se o uso das técnicas de processamento de imagens como filtro KNN, filtro Sobel, filtro HMIN e transformada Watershed que unidas proporcionam a robustez desejada para a solução. No entanto, esta não é uma técnica compatível com sistema de tempo real. Deste modo, tais algoritmos foram modelados para processamento paralelo em placas gráficas utilizando CUDA. Experimentos em ambientes reais foram analisados, apresentando diversos resultados para o procedimento de rastreamento, bem como validando a utilização das GPU's para acelerar o processamento do sistema de visão computacional / Abstract: The computer vision system is useful in several applications of autonomous vehicles, such as map generation, obstacle avoidance tasks, positioning tasks and target tracking. Furthermore, computer vision can provide a significant gain in reliability, versatility and accuracy of robotic tasks, which are important concerns in most applications. The present work aims at the development of a visual servo control method in ground robotic vehicles to perform tracking and follow of a target. The procedure for tracking is based on the correspondence between the target region sequence of images, and persecution by the generation of motion based navigation of information from target region. Among the aspects that contribute to the solution of the proposed tracking procedure, we consider the use of imaging techniques such as KNN filter, Sobel filter, HMIN filter and Watershed transform that together provide the desired robustness for the solution. However, this is not a technique compatible with real-time system. Thus, these algorithms were modeled for parallel processing on graphics cards using CUDA. Experiments in real environments were analyzed showed different results for the procedure for tracking and validating the use of GPU's to accelerate the processing of computer vision system / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Douglas Eduardo Zampieri, Andre Mendeleck / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T05:32:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MirandaNeto_Arthurde_M.pdf: 21444077 bytes, checksum: e685627c310f9057b82e1bb7b7229228 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho apresentamos um sistema autônomo baseado em monovisão, aplicado ao controle de um robô móvel em tarefas de navegação por ambientes desconhecidos. Para o cumprimento de tarefas de navegação, o sistema não possui conhecimento inicial sobre o ambiente, tendo como fonte primária de informações, dados oriundos do sistema de visão. Os movimentos são estruturados através de um Algoritmo Genético, que define as ações a serem executadas pelo robô móvel. O sistema foi desenvolvido em uma arquitetura multicamadas, sendo elas: Visão Computacional, Estratégias de Navegação e Comandos. A camada de visão constitui-se de dois métodos principais: método de segmentação Threshold and Horizon Finder, baseado no método de busca do limiar ótimo proposto por Otsu; e um novo método para descarte de informações redundantes, baseado no Coeficiente de Correlação de Pearson. Na camada Estratégias de Navegação, apresentamos uma proposta de um sistema de navegação com aprendizado evolutivo. Na última camada Comandos, abordamos o protocolo de interface entre a aplicação e o projeto físico mecânico. Um experimento foi realizado com um protótipo real, cujos resultados validaram a metodologia proposta, demonstrando a capacidade de resposta do sistema em tempo real / Abstract: In this work we present an autonomous system based on monocular vision, applied to a mobile robot's control executing navigation tasks in an unknown environrnent. For the execution of navigation tasks, the system does not have previous knowledge of the environrnent. Its primary source of information is data originating from the vision system. The movements are structured through a Genetic AIgorithm that defines the actions to be executed by the mobile robot. The system was developed based on a multilayer architecture, where the three main layers are: Computer Vision, Navigation Strategies and Commands. The vision layer is constituted of two main methods: method of segmentation Threshold and Horizon Finder, based on the ideal threshold search method proposed by Otsu; and a new improved method for discarding redundant information, based on the Pearson's Coefficient Correlation. In the Navigation Strategies layer, we propose a navigation system with evolutive learning. In the last layer, Commands, we deal with the interface protocol between the application and the mechanical physical project. An experiment with a real prototype was executed, which results validated the proposed methodology, demonstrating that the system is able to give real time responses / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: João Maurício Rosário, Humberto Ferasoli Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T15:08:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_SilasFrancodosReis_M.pdf: 3766365 bytes, checksum: dbbe1298b44cd06d13a9d2e56dfe873e (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A navegação e a colaboração são aspectos importantes da robótica móvel. A navegação confere aos robôs móveis as habilidades básicas de interação com o ambiente, os obstáculos e agentes nele situado. Já a colaboração permite que os robôs coordenem sua navegação e interação com o ambiente de forma que os permita realizar tarefas complexas de forma rápida e eficiente. Neste trabalho de pesquisa foi desenvolvida uma plataforma de software que oferece suporte a algumas técnicas tradicionais de navegação e colaboração de robôs móveis. Com esta plataforma, é possível programar diferentes robôs com os mesmos componentes de software, o que reduz o tempo de desenvolvimento do aplicativo ao incentivar o reuso de software. Além disso, as técnicas de navegação e colaboração fornecidas pela plataforma amenizam o esforço em desenvolver o software de controle para robôs móveis colaborativos, pois a plataforma permite que o usuário concentre seus esforços na solução dos problemas pertinentes a aplicação do robô, uma vez que as técnicas de navegação e colaboração são fornecidas pela plataforma / Abstract: The navigation and collaboration are important aspects of mobile robotics. The navigation provides to mobile robots the basic skills of interaction with the environment, and the obstacles and agents located therein. The collaboration allows the robots to coordinate their navigation and interaction with the environment in a way that enables them to per-form complex tasks quickly and efficiently. This research project developed a software plat-form that supports some traditional navigation techniques and collaboration of mobile robots. With this platform, different robots can be programmed with the same software components, reducing the application's development time by encourage software reuse. Furthermore, the techniques of navigation and collaboration provided by the platform alleviate the effort to develop the control software for collaborative mobile robots, because the plat-form allows the user to focus their efforts on solving the problems relevant to the robot's application, since the navigation techniques and collaboration are provided by the platform / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Janito Vaqueiro Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T14:52:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HernandezBeleno_RubenDario_M.pdf: 6591392 bytes, checksum: fd4c66b4e3769739bb1a4283c418d2d8 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Com o avanço da tecnologia refletida nos sistemas eletrônicos e de computação, os métodos do controle de trajetória no sistema de navegação se tornaram importantes nas diversas aplicações de veículos autônomos, como na geração de mapas, desvio de obstáculos e tarefas de posicionamento. Além disso, o controle pode proporcionar um ganho significativo na confiabilidade, versatilidade e precisão das tarefas robóticas, questões cruciais na maioria das aplicações reais. O presente trabalho tem como objetivo principal apresentar a criação de um veículo autônomo em escala. Para tanto foi desenvolvido um sistema de função sensorial que provê informações sobre a posição e orientação do carro a partir de quatro sistemas sensoriais como GPS, acelerômetro, giroscópio e a bussola (IMU), para que o veículo autônomo possa realizar a rota corretamente, de forma eficiente e segura. Neste projeto foi desenvolvido um software que integra os sistemas de controle e de sensoriamento. Além disso, foi projetado um módulo que controla a posição e orientação do veículo. O robô antes de realizar a manobra calcula a distância mínima relacionada ao próximo ponto da coordenada planejada para trocar sua referência de trajetória satisfazendo a orientação do caminho e do veículo. Para fins de avaliação, foram realizados experimentos em ambientes reais onde o carro percorre um conjunto determinado de coordenadas geográficas sem nenhuma intervenção humana, apresentando resultados do seguimento de trajetórias proposto e validando os sistemas sensoriais, além do algoritmo de controle projetado / Abstract: As electronic and computational systems technology advances, the use of path control methods in navigation systems become very important for different autonomous vehicles applications such as generating maps, avoiding obstacles and carrying out positioning tasks. In addition, controls can help increase the reliability, versatility and precision level of programmed tasks, which is exceedingly significant regarding real applications. The first aim of this work is to present the creation of an autonomous scale vehicle. We have developed a sensor system that provides information about the vehicle's position and orientation through four sensor systems such as gps, accelerometer, gyroscope and compass so that it can effectively and safely cover the right route. This project developed a software, which integrates the control and sensors systems. In addition, a control module was projected for the positioning and orientation of the vehicle. Before the robot turns to any direction, it calculates the minimal distance to the next step of the programmed coordinate, in order to change its own referenced trajectory, satisfying the orientation of the trajectory and the vehicle. For the task validation were done experiments in real life scenarios, where the vehicle follows a determined group of geo-coordinates without any human intervention, presenting results of the purposed following trajectories, validating the sensors systems and the control algorithm / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Juan Francisco Camino dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-28T04:17:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Burghi_ThiagoBassinello_M.pdf: 1840182 bytes, checksum: 3a2bb5b751172b5b4c8d9b1647b20748 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O controle do movimento de robôs móveis em altas velocidades e sob condições adversas do solo é um problema difícil, pois as rodas do robô podem estar sujeitas a diferentes tipos de deslizamento. O deslizamento lateral é um problema particularmente complicado quando se lida com robôs móveis de tração diferencial, já que suas rodas não podem produzir movimento nessa direção. Este trabalho apresenta uma aplicação de alguns resultados da Teoria de Lyapunov para sistemas não lineares perturbados. A abordagem proposta pode ser vista como um método de análise de controladores cinemáticos de robôs móveis sujeitos a deslizamentos laterais e longitudinais. Um exemplo de aplicação é dado ao se analisar a estabilidade de um robô móvel de tração diferencial quando este é controlado por uma lei adaptativa não linear cinemática capaz de estimar o deslizamento longitudinal. É mostrado que sob condições razoáveis, as soluções da dinâmica do erro de postura do robô são uniformemente finalmente limitadas. Simulações numéricas são apresentadas para ilustrar esse exemplo. Para tratar um problema de otimização que surge durante a análise de estabilidade, técnicas de decomposição em soma de quadrados (SOS) para otimização polinomial são estudadas e aplicadas. Um estudo minucioso dos recursos computacionais necessários para a resolução de problemas de decomposição SOS também é apresentado / Abstract: Motion control of mobile robots at high speeds and under adverse ground conditions is a difficult problem because the robots¿ wheels may be subject to different kinds of slip. Lateral slip is a particularly complicated problem for differential drive mobile robots to deal with, since their wheels cannot directly produce movement in that direction. This work presents an application of some results from Lyapunov Theory for nonlinear perturbed systems. The proposed approach can be seen as a method for analyzing kinematic controllers of mobile robots subject to longitudinal and lateral slip. An example of application is given by analyzing the stability of a differential drive mobile robot when it is controlled by an adaptive nonlinear kinematic controller capable of estimating longitudinal slip. It is shown that under reasonable conditions, the solutions to the robot¿s posture error dynamics are uniformly ultimately bounded. Numerical simulations are presented to illustrate this example. To tackle an optimization problem which arises during the stability analysis, SOS techniques for polynomial optimization are studied and applied. A thorough study of the computational resources required for solving SOS problems is also presented / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica / 33003017 / CAPES

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A very important aspect in robotics is the decision making and execution the system uses to achieve its goals. In literature, many different approaches can be found about how the robot must behave in different situations in order to have a more robust system. Subsumption architecture is one of the most used and referenced in the area. In this architecture, the global task is divided into subtasks which are performed by behaviors organized in hierarchical layers. However, little research has been done regarding the stability analysis of this architecture. Behavioral changes imply in controller switching, which can lead the system to instability even in cases where all controllers are stable. In this work, a subsumption architecture with guaranteed stability is presented based on the theory of switched systems with main control objective. In addition, a formalism capable of allowing behaviors modeling in a simple and fast way is proposed based on the theory of discrete events systems. Tests in real environments were performed with the Pioneer P3-DX robot and obtained results demonstrate the proposed approach effectiveness. / Um aspecto muito importante na robótica é a tomada de decisão e execução que o sistema utiliza para alcançar seus objetivos. Na literatura, existem vários trabalhos diferentes para abordar como o robô deve se comportar diante de várias situações diferentes a fim de trazer uma maior robustez ao sistema, sendo a arquitetura de subsunção uma das mais utilizadas e referenciadas na área. Nesta arquitetura, a tarefa global é dividida em subtarefas que são executadas por comportamentos organizados em camadas de forma hierárquica. No entanto, pouco se pesquisa no que diz respeito a análise de estabilidade desta arquitetura, sendo que as mudanças de comportamento implicam em chaveamento de controladores, que por sua vez podem levar o sistema a instabilidade mesmo em casos em que todos os controladores sejam estáveis. Desta forma, neste trabalho é apresentada uma arquitetura de subsunção com prova de estabilidade garantida com base na teoria de controle chaveado com objetivo de controle principal. Além disso, um formalismo capaz de permitir a modelagem dos comportamentos de forma simples e rápida é proposto com base na teoria de sistemas a eventos discretos. Testes em ambientes reais foram realizados com o robô Pioneer P3-DX e os resultados obtidos comprovam a eficácia da abordagem proposta.