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Manipulación diestra utilizando dedos robóticos con yemas deformables

Díaz Rodríguez, Gonzalo January 2012 (has links)
Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / Ingeniero Civil Electricista / Esta tesis presenta una investigación acerca de la destreza que tiene la mano, específicamente en su capacidad de realizar agarre y manipulación de objetos. Con la finalidad de imitar esta destreza, se busca desarrollar un modelamiento de la mano a partir de principios físicos y analogías fisiológicas, así como también de generar señales de actuación similares, emulando al sistema nervioso central del ser humano. El modelamiento del problema se basa en un objeto que es manipulado por dos dedos robóticos con yemas semi-esféricas y deformables. Para caracterizar el comportamiento del contacto entre las yemas y el objeto, se utilizan dos recientes modelos de deformación (modelo de Arimoto y modelo de Inoue & Hirai), los cuales permiten un mejor agarre del objeto a través de un área o superficie de contacto. Además, la forma semi-esférica de las yemas permite la existencia de un rodamiento entre las yemas y el objeto, propiedad trascendental en las diversas tareas de manipulación. En base al principio de superposición, el cual separa tareas complejas en diversas tareas simples, se diseñan estrategias de control que garantizan un agarre estable y manipulación del objeto. Luego, con el fin de preservar la pasividad en lazo cerrado ante cada una de estas tareas, se modifica la energía potencial del sistema de modo de garantizar la convergencia de las variables de control. Para el caso en que se tiene un movimiento planar (2D), tanto de los dedos como del objeto, se realiza un estudio de factores que tienen relevancia en el agarre y la manipulación, como es el caso de los grados de libertad del sistema, y el tamaño y la masa del objeto. Posteriormente, para el modelo de deformación de Arimoto, se propone una nueva ley de control para el agarre estable del objeto, que garantiza la convergencia de la fuerza de contacto a su valor deseado y que no considera la información del objeto (caso ciego), por lo que no es necesario contar con sensores externos, como es el caso de cámaras o sensores infrarrojos, para obtener el estado del objeto. Además, se proponen nuevos algoritmos de control ciegos para la manipulación del objeto (orientación y traslación), como también para el caso con gravedad. Adicionalmente, se diseñan nuevas estrategias de control para agarre estable y manipulación utilizando el modelo de deformación de Inoue & Hirai. A diferencia del modelo de Arimoto, este modelo de deformación considera más fenómenos físicos, como la deformación tangencial y la dependencia de la orientación relativa entre la yema y el objeto. Se muestran analogías entre los dos modelos, lo cual es de gran relevancia dependiendo si se busca un comportamiento general del sistema, o si se desea obtener una descripción más exacta de la deformación. Se extrapolan los desarrollos para el caso en que se tiene un movimiento tridimensional del dedo pulgar con la modelación de Arimoto, teniendo especial cuidado en modelar las restricciones de rodamiento y los movimientos del objeto. Ante esto, es posible imponer objetivos de control en diferentes ángulos mediante nuevos algoritmos de control ciegos, manteniendo una estructura similar a las estrategias diseñadas para el caso 2D. Finalmente, se verifica el desempeño de las leyes propuestas mediante simulaciones numéricas. Los resultados obtenidos en los casos estudiados comprueban los desempeños previstos teóricamente, especialmente los referidos a la estabilidad del sistema y a la convergencia de las variables de control.
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Um Sistema multiagente para o Simulador Soccerserver

Bagatini, Daniela Duarte da Silva January 2001 (has links)
O interesse de pesquisa da comunidade de Inteligência Artificial em Sistemas Multiagentes tem gerado o crescimento da utilização de técnicas de agentes nas mais diversas áreas da ciência da computação. Isso ocorre, principalmente, devido à variedade de aplicações em que esses sistemas podem ser usados, como por exemplo: jogos de computadores, interfaces adaptativas, simulação e controle de processos industriais. The Robot World Cup Initiative (RoboCup) é uma tentativa de estimular a área de Inteligência Artificial e, principalmente de Sistemas Multiagentes, por promover um problema padrão, jogar futebol, onde uma ampla cadeia de tecnologias podem ser integradas, examinadas e comparadas. A utilização do ambiente da RoboCup para a simulação de uma partida de futebol (simulador Soccerserver) permite a avaliação de diferentes técnicas de Sistemas Multiagentes (planejamento de estratégias, conhecimento em tempo real, colaboração de agentes, princípios de agentes autônomos, entre outros) e estimula as pesquisas, investigações e testes que possibilitem a construção gradativa de agentes avançados. O presente trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um time de futebol para o simulador Soccerserver. A idéia principal é desenvolver agentes jogadores que demonstrem um nível considerável de competência para a realização de suas tarefas, como percepção, ação, cooperação, estratégias pré-definidas, decisão e previsão. Inicialmente, apresenta-se uma visão geral sobre Inteligência Artificial Distribuída e sobre o simulador Soccerserver, pré-requisitos para o restante do trabalho. A seguir, é realizado um estudo sobre algumas arquiteturas de agentes (clientes) do Soccerserver. A arquitetura proposta na dissertação, suas principais características e a sua materialização em um protótipo desenvolvido correspondem à parte principal do trabalho. Finalmente são apresentados os testes realizados e as conclusões do trabalho.
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UMA INTERFACE ROBÓTICA BASEADA EM LINGUAGEM NATURAL

REIS, RICARDO ANDRE OLIVEIRA DOS 06 September 2006 (has links)
Submitted by Diogo Barreiros (diogo.barreiros@ufba.br) on 2017-02-17T16:34:22Z No. of bitstreams: 1 RicardoDissertacaoVersaoBiblioteca.pdf: 1164295 bytes, checksum: 7304acbc48549376d9ad9f44b57df96a (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-02-21T11:49:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RicardoDissertacaoVersaoBiblioteca.pdf: 1164295 bytes, checksum: 7304acbc48549376d9ad9f44b57df96a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-21T11:49:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RicardoDissertacaoVersaoBiblioteca.pdf: 1164295 bytes, checksum: 7304acbc48549376d9ad9f44b57df96a (MD5) / As interfaces entre os seres humanos e as máquinas tornam-se mais amigáveis a cada dia. A evolução tecnológica destas interfaces tende para formas mais humanas de comunicação. Máaquinas com interfaces mais amigáveis têm o intuito de facilitar a sua utilização por usuários sem treinamentos técnicos específicos. / O objetivo deste trabalho ´e a proposi¸c˜ao de uma interface entre seres humanos e robˆos utilizando a linguagem natural escrita no idioma portuguˆes como protocolo de comunica¸c˜ao. Neste contexto, enfatizou-se uma abordagem para a utiliza¸c˜ao de t´ecnicas da Descoberta de Conhecimento em Textos baseada em Conceitos, cujo processo visa extrair padr˜oes interessantes e n˜ao triviais ou conhecimento de documentos textuais. Apesar dos recentes avan¸cos e da diversidade de artigos e pesquisas na ´area, aplica¸c˜oes das t´ecnicas de processamento de linguagem natural ainda se encontram em est´agio incipiente de desenvolvimento. O m´etodo proposto neste trabalho tem por objetivo interpretar o texto escrito e associar comandos de execu¸c˜ao de tarefas a serem realizadas, caracter´ıstica que diferencia a t´ecnica apresentada das t´ecnicas usuais. Exemplos reais de aplica¸c˜ao est˜ao ilustrados neste trabalho e um estudo de caso ´e enfatizado com aplica¸c˜ao em uma interface rob´otica
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Controladores NMPC descentralizados para o controle de formação de robôs móveis

Ribeiro, Tiago Trindade 12 May 2017 (has links)
Submitted by Tiago Ribeiro Trindade (ttrindade.ee@gmail.com) on 2017-05-23T20:00:46Z No. of bitstreams: 1 3b295d1ea6ff1bc87ae91070855b4ddf.pdf: 32196319 bytes, checksum: 953135cd98fe93401aef62069bb8aa43 (MD5) / Approved for entry into archive by Flávia Sousa (flaviabs@ufba.br) on 2017-05-29T17:30:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 3b295d1ea6ff1bc87ae91070855b4ddf.pdf: 32196319 bytes, checksum: 953135cd98fe93401aef62069bb8aa43 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-29T17:30:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3b295d1ea6ff1bc87ae91070855b4ddf.pdf: 32196319 bytes, checksum: 953135cd98fe93401aef62069bb8aa43 (MD5) / Nesta tese propõe-se o projeto e o desenvolvimento de controladores de formação descentralizados para robôs móveis de diferentes tipos. As soluções baseiam-se na utilização de controladores preditivos não lineares NMPC de tempo contínuo para o cálculo das referências de pose e velocidade para cada robô da formação acoplados via função objetivo ou estados. A tarefa definida para os robôs em formação é o seguimento de caminhos espaciais, pré definidos ou adquiridos através de informações visuais, caso em que o controle é realizado diretamente no plano da imagem, através da utilização de características visuais simplificadas. Para o tratamento de formações e caminhos variantes no tempo, propõe-se uma abordagem para garantia de factibilidade recursiva sem demasiado aumento da complexidade algorítmica dos controladores locais. Tal abordagem baseia-se no relaxamento das restrições do problema de otimização sem penalização explícita na função objetivo. São apresentadas duas propostas para o controle de formação utilizando informações visuais, uma baseia-se num novo conceito de câmeras e caminhos virtuais e a outra implementa a estratégia líder seguidor tradicional. Decorrente da não linearidade dos modelos obtidos, surgem limitações nos horizontes de predição e controle, interferindo diretamente nos requisitos de estabilidade. Neste caso, a estabilidade é garantida através da adição de um custo terminal às funções objetivo e uma zona terminal para as restrições. Resultados simulados e experimentais são apresentados para demonstrar o desempenho das estratégias propostas em diversas situações. / This thesis proposes the design and the development of decentralized formation controllers for di erent types of mobile robots. The solutions are based on the use of continuous time non-linear model predictive formation controllers NMPC for the calculus of references of poses and velocity. The task de ned for the robots in formation are to track spacial paths, pre-speci ed or acquired through visual information, in wich case the control is accomplished direct from the image plane. For the handling of time-varying formations and paths, an approach is proposed to guarantee recursive feasibility without too much increase of the algorithmic complexity of the local controllers. Such an approach is based on the constraints relaxation of the optimization problem without any explicit penalty in the objective function. Two approaches are presented for Formation control using visual information, one based on a new concept of virtual cameras and paths and the other one implements the traditional Leader-Follower strategy. Due to the non-linearity of the obtained models, limitations on prediction and control horizons arise, directly interfering on the stability requirements. Simulated and experimental results are shown to demonstrate the good performance of the proposed strategies in di erent situations.
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Em busca de outras possibilidades pedagógicas: "trabalhando" com ciência e tecnologia"

Santana, Maria do Rosário Paim de January 2009 (has links)
218 f.: il. / Submitted by Maria Auxiliadora Lopes (silopes@ufba.br) on 2013-03-22T20:22:48Z No. of bitstreams: 1 Maria do Rosário P. de Santana.pdf: 6157219 bytes, checksum: 29a41e79e9f50848076b8b90028a54ea (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Auxiliadora Lopes(silopes@ufba.br) on 2013-03-22T20:27:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Maria do Rosário P. de Santana.pdf: 6157219 bytes, checksum: 29a41e79e9f50848076b8b90028a54ea (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-22T20:27:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maria do Rosário P. de Santana.pdf: 6157219 bytes, checksum: 29a41e79e9f50848076b8b90028a54ea (MD5) Previous issue date: 2009 / Esta Tese apresenta um estudo sobre a Iniciação Científica e Tecnológica, de forma sistemática, com crianças de 4ª série de uma escola pública da rede Municipal da Cidade do Salvador. Discute os desafios enfrentados pelas escolas na tentativa de trabalhar com a ciência e a tecnologia, principalmente as pertencentes à rede pública, frente a uma sociedade permeada pelas tecnologias de base telemática/informática. Apresenta possibilidades de inclusão de crianças excluídas nessa sociedade de informação, através de um trabalho lúdico com a Ciência e a Tecnologia. É uma memória “viva” de todas as dificuldades enfrentadas na implantação dessa forma de trabalho bem como, apresenta resultados significativos oriundos da mesma. / Salvador.
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O uso da robótica educativa e o desenvolvimento de competências e habilidades matemáticas / The use of educational robotics and the development of skills and math skills

Almeida Neto, Carlos Alves de January 2014 (has links)
ALMEIDA NETO, Carlos Alves de. O uso da robótica educativa e o desenvolvimento de competências e habilidades matemáticas. 2014. 105 f. Dissertação (Mestrado em Matemática em Rede Nacional) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Juazeiro do Norte, 2014. / Submitted by Erivan Almeida (eneiro@bol.com.br) on 2014-08-20T19:30:49Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_caalmeidaneto.pdf: 9404393 bytes, checksum: 71524900107354336d142f22d43c117c (MD5) / Approved for entry into archive by Rocilda Sales(rocilda@ufc.br) on 2014-08-21T15:52:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_caalmeidaneto.pdf: 9404393 bytes, checksum: 71524900107354336d142f22d43c117c (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-21T15:52:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_caalmeidaneto.pdf: 9404393 bytes, checksum: 71524900107354336d142f22d43c117c (MD5) Previous issue date: 2014 / This work is the result of two experiments in educational area. The first Professor of Mathematics from 2010 to 1013, at the Municipal School José Ramos Torres de Melo, in Fortaleza / CE, the classes from 6th to 9th grade of elementary 2 Teaching, using as a pedagogical tool in some of my classes at Educational Robotics where the mathematical contents seen in the classroom were used in practice, in assemblies and programming of robots. The second experience was as Contributor of the National Institute of Studies and Research Teixeira ( INEP ) , from 2010 to the present day , acting as winemaker and Chartered Items for composition of Large Scale Reviews that make up the System of Basic Education Reviews - Saeb, such as the National High School Exam ( ESMS ), Brazil proof that is applied in Brazilian public schools in the 5th and 9th grades of elementary school and 3rd year of high school and finally the National Certification Examination for skills for Youth and Adults ( ENCCEJA ) facing Brazilian Youth and Adults who have not had the opportunity to complete basic education at the right age, both in Brazil and in other countries. All these imaging techniques are formulated and based on a statistical model called Item Response Theory (IRT) whose items (questions) are constructed according to a matrix based reference Skills and Abilities. Each of these tests has its own matrix composed of descriptors. For example, the Matrix Model for the 9th year of elementary school, currently has 37 descriptors, divided into 4 fields of knowledge, called themes, namely, Theme I - Space and Shape, Theme II - Quantities and Measurements, Theme III - Numbers and Operations / Algebra and Functions and Theme IV - Treatment Information. Overall, each of these matrices assess the skills and abilities that students should have acquired by the end of each cycle, ie, a student of 9th class will be inferred about the Skills and Abilities that should have been developed during the course of 4 years that make up the elementary school 2 . This paper attempts to show that the use of robotics as a tool for learning, helps students to develop skills and abilities contained in these reference matrices as well as others that are important to the young and future citizen of the twenty-first century, both in the world of work, as in their personal relationships. For this we will make an analysis of assemblies of programming problems and situations that are put for some robots, for grades 6th to 9th grade, checking which skills and abilities are involved in carrying out these activities, thus making a parallel with the Mother gifts described in Reference 9 th year. Thus showing that the use of robotics in Mathematics assists and encourages the development of skills and math skills. / Este trabalho é resultado de duas experiências na área Educacional. A primeira como Professor de Matemática, entre 2010 e 2013, na Escola Municipal José Ramos Torres de Melo, em Fortaleza/CE, das turmas de 6º ao 9º ano do Ensino Fundamental 2, utilizando como ferramenta pedagógica em algumas de minhas aulas a Robótica Educativa, onde os conteúdos matemáticos vistos em sala de aula eram utilizados na prática, nas montagens e programações dos robôs. A segunda experiência foi como Colaborador do Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Anísio Teixeira (INEP), entre 2010 até os dias atuais, atuando como Elaborador e Revisor de Itens para composição das Avaliações de Larga Escala que compõem o Sistema de Avaliações da Educação Básica - SAEB, tais como o Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM), Prova Brasil que é aplicada em escolas públicas brasileiras no 5° e 9° ano do Ensino Fundamental e 3° ano do Ensino Médio e por fim, o Exame Nacional para Certificação de Competências de Jovens e Adultos (ENCCEJA) voltada para Jovens e Adultos Brasileiros, que não tiveram a oportunidade de concluir a Educação Básica na idade certa, tanto no Brasil quanto em outros países. Todos esses exames citados são formulados e baseados em um Modelo Estatístico chamado de Teoria de Resposta ao Item (TRI) cujos itens questões) são construídos segundo uma Matriz de referência baseada em Competências e Habilidades. Cada um desses exames tem a sua própria Matriz composta por descritores. Por exemplo, a Matriz de Referência para o 9° ano do Ensino Fundamental, possui atualmente 37 descritores, divididos em 4 campos do conhecimento, denominados temas, a saber, Tema I - Espaço e Forma, Tema II - Grandezas e Medidas, Tema III - Números e Operações/ Álgebra e Funções e Tema IV - Tratamento da Informação. No geral, cada uma dessas Matrizes avaliam as Competências e Habilidades que o aluno deveria ter adquirido no final de cada ciclo, ou seja, um aluno de 9° ano será inferido sobre as Competências e Habilidades que deveriam ter sido desenvolvidas durante o ciclo de 4 anos que compõem o Ensino Fundamental 2. A robótica educativa, como instrumento de aprendizagem, ajuda o aluno no desenvolvimento de competências e habilidades contidas nessas matrizes de referência como também outras que são importantes para o jovem e futuro cidadão do século XXI, tanto no mundo do trabalho, quanto nas suas relações pessoais. Para isso faremos uma análise das montagens, das programações e das situações problemas que são colocadas para alguns robôs, para as séries de 6° ao 9° ano, verificando quais competências e habilidades estão envolvidas para realização destas atividades, fazendo assim um paralelo com os descritos presentes na Matriz de Referência do 9° ano para a Prova Brasil. Mostrando dessa maneira que o uso da Robótica no Ensino da Matemática auxilia, fomenta e potencializa o desenvolvimento de competências e habilidades matemáticas.
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Planejamento de vistorias usando robôs móveis autônomos e otimização pelo algoritmo de colônia de formigas / Roberto Fernandes Tavares Neto ; orientador, Leandro dos Santos Coelho

Tavares Neto, Roberto Fernandes January 2005 (has links)
Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2005 / Inclui bibliografia / A inspeção robotizada em locais de difícil acesso é um problema cada dia mais presente no cotidiano. Na busca de soluções a este desafio, observa-se o surgimento de iniciativas, seja de forma orientada como nas competições robóticas a exemplo do Robocup R
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Estudo e implementação de métodos para planejamento de trajetórias e controle de robôs móveis não holonômicos / Ricardo Artigas Langer ; orientador, Gustavo Henrique da Costa Oliveira ; co-orientador, Leandro dos Santos Coelho

Langer, Ricardo Artigas January 2007 (has links)
Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2007 / Bibliografia: f. 135-141 / Este trabalho apresenta um estudo no campo da robótica móvel abordando diversos tópicos da disciplina, objetivando controlar remotamente robôs móveis tais como AGVs (Automatic Guided Vehicles), empilhadeiras e outros utilitários de transporte industrial, / Abstract: This work presents a study in the field of the mobile robotics, approaching several topics within this context, intending to remotely control mobile robots such as AGVs (Automatic Guided Vehicles), pilers and other industrial transport vehicles
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Controle preditivo aplicado ao seguimento de trajetória de robô móvel com rodas / Predictive control applied to trajectory tracking of wheeled mobile robot

Ogawa, Mariana Akeme 29 April 2014 (has links)
OGAWA, M. A. Controle preditivo aplicado ao seguimento de trajetória de robô móvel com rodas. 2014. 74 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-20T12:28:07Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_maogawa.pdf: 20722970 bytes, checksum: dba814889b535ad5cf71f591e780b70f (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-02-20T12:28:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_maogawa.pdf: 20722970 bytes, checksum: dba814889b535ad5cf71f591e780b70f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-20T12:28:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_maogawa.pdf: 20722970 bytes, checksum: dba814889b535ad5cf71f591e780b70f (MD5) Previous issue date: 2014-04-29 / This work proposes a study and application of advanced controller to trajectory tracking of wheeled mobile robots. This kind of problem is a challenger for controllers once its models has two inputs and three outputs and is a non-linear model. In the literature there are various solutions to wheeled mobile robots trajectory tracking, among them the Model Predictive Control (MPC) with linearization model and a non linear control which in this work will be nominated as Klancar Controller. The Predictive Controllers can be applied efficiently in plants which has multiple inputs an multiple outputs, in situation that a future reference trajectory is known and systems with input and output constraints . However, the main disadvantage of MPC is the high computational effort which limits its practical application. Thus, this specific controller uses the plants linearization model. On the other hand, the Klancar Controller may be more efficient than the ones based on linear models, once the model is non linear. However, its solution, by definition, does not match the optimized criteria which can be a disadvantage mainly in systems that has constrains and a known future reference. Furthermore, this work proposes the application of the Predictive Control Extended Prediction Self Adaptive Control (EPSAC) to wheeled mobile robot trajectory tracking. This control strategy uses explicitly the non linear robot model, future reference, constraints on the variables and has a optimized solution. And, to the matter of this work, it has not been found reports of the EPSAC applied in mobile robotics, and is thus an unprecedented application. Simulation results are presented comparing the controllers studied using performance indices. Else, the controllers were applied in a mobile robot. / Este trabalho propõe o estudo e aplicação de controladores avançados ao seguimento de trajetórias de robôs móveis com rodas. Este tipo de problema é bastante desafiador do ponto de vista de controle uma vez que o modelo tem duas entradas e três saídas, além disso, trata-se de um modelo não linear. Na literatura existem diversas soluções para o controle de trajetória de robôs móveis, dentre eles tem-se o Controle Preditivo Baseado em Modelo (MPC) por meio de modelos linearizados e um controlador não linear denominado neste trabalho de controlador de Klancar. Os controladores preditivos podem ser aplicados de forma eficiente em plantas com modelos multivariáveis, em situações na qual a trajetória futura de referência é conhecida e em sistemas com restrições nas vaiáveis de entrada e de saída. Porém, a principal desvantagem do MPC linearizado é o alto custo computacional o que limita as aplicações práticas. Além disso, esse controlador específico utiliza um modelo linearizado da planta. Por outro lado, o controlador de Klancar pode ser mais eficiente que os baseados em modelos lineares, devido às não linearidades inerentes do modelo. No entanto, a sua solução, por definição, não corresponde a critérios ótimos o que pode representar uma desvantagem principalmente em sistemas com restrições e referência futura conhecida. Além disso, neste trabalho é proposta a aplicação do controle preditivo EPSAC (Extended Prediction Self Adaptive Control) para o controle de seguimento de trajetórias. Esta estratégia utiliza de forma explícita o modelo não linear do robô, a referência futura, as restrições nas variáveis do robô e solução corresponde a um critério ótimo. Até onde foi pesquisado pelo autor deste trabalho, não existem relatos da utilização do EPSAC na robótica móvel, sendo desta forma uma aplicação inédita. Resultados de simulação são apresentados comparando os controladores estudados, utilizando índices de desempenhos. Além disso, os mesmo foram implementados em um robô móvel.
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Sistema de localização, mapeamento e registro 3D para robótica móvel baseado em técnicas de visão computacional

Barbosa, Flávio Gabriel Oliveira January 2017 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-06-27T04:19:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346667.pdf: 9358541 bytes, checksum: 033a82eaa1a2438bea3ff3c054363e4a (MD5) Previous issue date: 2017 / A introdução de sistemas de visão computacional em robôs móveis se traduz em um significativo aumento de suas habilidades sensoriais, o que implica em uma maior versatilidade e segurança nas operações do robô. Armazenar e manipular todas as imagens percebidas por um robô durante sua tarefa de localização e mapeamento visual é tipicamente intratável para cenários reais. A alternativa adotada por este trabalho é representar o ambiente de forma topológica, onde alguns quadros são selecionados, chamados keyframes, e representam locais visualmente distintos do ambiente. Assim, cada nó do mapa proposto corresponde a um quadro-chave, descrito por um conjuntos de características locais obtidas pelos descritores SIFT, SURF, ORB, BRIEF e BRISK. A seleção destes descritores baseou-se nas avaliações anteriores encontradas na literatura e em uma série de testes que verificaram habilidades importantes no contexto proposto. Ao navegar em determinado ambiente, adquirir modelos 3D, que proporcionam uma compreensão muito mais abrangente do que mapas 2D, são de particular interesse para usuários remotos interessados no interior do ambiente que o robô percorre. O sistema proposto é baseado em registro de nuvens de pontos. Um Kinect acoplado ao robô captura imagens RGB e de profundidade, usadas para gerar nuvens de pontos que posteriormente são alinhadas na forma de registro, utilizando o alinhamento inicial SAC-IA com os descritores PFH e FPFH, e alinhadas através do algoritmo ICP. As métricas de avaliação demonstraram que os sistemas propostos são capazes de localizar o robô com precisão, encontrando a localização global ao longo de toda a trajetória, sendo capaz de resolver os problemas do robô sequestrado e do robô despertado. O algoritmo de alinhamento mostrou bons resultados quanto a capacidade de criar modelos compreensíveis, porém demanda um alto custo computacional. Desta forma, o presente trabalho propõe uma solução para que um robô acoplado com um Kinect percorra sua trajetória de forma autônoma, localizando-se e coletando nuvens de pontos que são usadas para criar um modelo 3D de seu ambiente de trabalho.<br> / Abstract : The introduction of computer vision systems in mobile robots translates into a significant increase in their sensory habilities, which implies greater versatility and security in robot operations. Storing and manipulating all the images perceived by a robot during its visual localization and mapping task is typically intractable for real scenarios. The alternative adopted by this work is to represent the environment in a topological form, where some frames are selected, called keyframes, and represent visually distinct locations from the environment. Thus, each proposed map node corresponds to a keyframe, described by a set of local characteristics obtained by SIFT, SURF, ORB, BRIEF and BRISK descriptors. The selection of these descriptors was based on previous evaluations found in the literature and on a series of tests that verified important skills in the proposed context. When navigating through a particular environment, acquiring 3D models, which provide a much more comprehensive understanding than 2D maps, are of particular interest to remote users interested in the interior of the environment that the robot traverses. The proposed system is based on 3D point cloud registration. A Kinect is coupled to the robot and captures RGB and depth images, which are used to generate point clouds, aligned in the registration form, using the SAC-IA initial alignment with the descriptors PFH and FPFH, and fully aligned through the ICP algorithm. The evaluation metrics demonstrated that the proposed systems are able to locate the robot with precision, being able to cope with the global localization problem throughout the whole trajectory, including the classic kidnapped robot and wake-up problems. The alignment algorithm showed good results in respect of creating comprehensive models, although it demands a high computational cost. Therefore, the present work proposes a solution for a robot coupled with a Kinect to traverse its path autonomously, locating itself and collecting point clouds that are used to create a 3D model of its work environment.

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