O problema da localização e mapeamento simultâneos, conhecido como problema do SLAM, é um dos maiores desafios que a robótica móvel autônoma enfrenta atualmente. Esse problema surge devido à dificuldade que um robô apresenta ao navegar por um ambiente desconhecido, construindo um mapa das regiões por onde já passou ao mesmo tempo em que se localiza dentro dele. O acúmulo de erros gerados pela imprecisão dos sensores utilizados para estimar os estados de localização e mapeamento impede que sejam obtidos resultados confiáveis após períodos de navegação suficientemente longos. Algoritmos de SLAM procuram eliminar esses erros resolvendo ambos os problemas simultaneamente, utilizando as informações de uma etapa para aumentar a precisão dos resultados alcançados na outra e viceversa. Uma das maneiras de se alcançar isso se baseia no estabelecimento de marcos no ambiente que o robô pode utilizar como pontos de referência para se localizar conforme navega. Esse trabalho apresenta uma solução para o problema do SLAM que faz uso de um sensor de visão omnidirecional para estabelecer esses marcos. O uso de sistemas de visão permite a extração de marcos naturais ao ambiente que podem ser correspondidos de maneira robusta sob diferentes pontos de vista. A visão omnidirecional amplia o campo de visão do robô e com isso aumenta a quantidade de marcos observados a cada instante. Ao ser detectado o marco é adicionado ao mapa que robô possui do ambiente e, ao ser reconhecido, o robô pode utilizar essa informação para refinar suas estimativas de localização e mapeamento, eliminando os erros acumulados e conseguindo mantê-las precisas mesmo após longos períodos de navegação. Essa solução foi testada em situações reais de navegação, e os resultados mostram uma melhora significativa nos resultados alcançados em relação àqueles obtidos com a utilização direta das informações coletadas. / The problem of simultaneous localization and mapping, known as the problem of SLAM, is one of the greatest obstacles that the field of autonomous robotics faces nowadays. This problem is related to a robots ability to navigate through an unknown environment, constructing a map of the regions it has already visited at the same time as localizing itself on this map. The imprecision inherent to the sensors used to collect information generates errors that accumulate over time, not allowing for a precise estimation of localization and mapping when used directly. SLAM algorithms try to eliminate these errors by taking advantage of their mutual dependence and solving both problems simultaneously, using the results of one step to refine the estimatives of the other. One possible way to achieve this is the establishment of landmarks in the environment that the robot can use as points of reference to localize itself while it navigates. This work presents a solution to the problem of SLAM using an omnidirectional vision system to detect these landmarks. The choice of visual sensors allows for the extraction of natural landmarks and robust matching under different points of view, as the robot moves through the environment. The omnidirectional vision amplifies the field of vision of the robot, increasing the number of landmarks observed at each instant. The detected landmarks are added to the map, and when they are later recognized they generate information that the robot can use to refine its estimatives of localization and mapping, eliminating accumulated errors and keeping them precise even after long periods of navigation. This solution has been tested in real navigational situations and the results show a substantial improvement in the results compared to those obtained through the direct use of the information collected.

In this work, a unicycle system with reaction wheel is presented, considering the construction, the modeling, the design and test of the controllers. Firstly, a mechanical model considering a tridimensional computer aided design (3D CAD) is built in order to assist the construction and, after that, the modeling using the Lagrange method. In this work, linear controllers are designed and, therefore, the linearization of the system is done by the Jacobian, that is, assuming small variations around the equilibrium point. In this situation, there is no coupling between the pitch and the roll angles, thus resembling two inverted pendulums. The prototype is constructed by attaching the electronic components, the battery, the wheels and the motors to a body, to make it fully autonomous. The positioning of the parts has to balanced in order to maintain the position of the center of mass along the vertical and horizontal axis of symmetry. Then, a linear control project is done to stabilize the plant using two techniques that are validated considering simulations of the nonlinear coupled system. Then, the techniques were tested in the built prototype. The first one consists of the optimal LQR control that, although it worked, presented some problems due to parametric uncertainties. Therefore, the H2 control is used via LMI in such a way that the project becomes similar to the LQR, but in this way it is possible to insert parametric uncertainties and find a controller with some degree of robustness to them. / Neste trabalho, é apresentado um sistema de um monociclo com roda de reação, mostrando desde a construção, passando pela modelagem até o projeto e teste dos controladores. Primeiramente, é feito o projeto mecânico por meio de um desenho assistido por computador tridimensional (3D CAD), para auxiliar a construção e, em seguida, a modelagem por meio do método de Lagrange. Naturalmente, o sistema é não linear e os ângulos de arfagem e rolamento são acoplados. Neste trabalho, controladores lineares são projetados e, portanto, a linearização do sistema é feita pelo Jacobiano, ou seja, assumindo pequenas variações em torno do ponto de equilíbrio. Nesta situação, o modelo desacopla os ângulos de arfagem e rolamento. O protótipo é construído fixando os componentes eletrônicos, a bateria, as rodas e os motores a um corpo, de forma a ser totalmente autônomo. O posicionamento das peças precisa ser equilibrado, de forma a manter a posição do centro de massa ao longo dos eixos de simetria vertical e horizontal. Em seguida, é feito um projeto de controle linear para estabilização da planta usando duas técnicas que são validadas via simulações do sistema não linear acoplado. Depois, as técnicas são testadas no protótipo construído. A primeira consiste do controle ótimo LQR que, apesar de ter funcionado, apresentou alguns problemas devidos a incertezas paramétricas. Logo, é usado o controle H2 via LMI, de tal forma que o projeto equivalha ao LQR, mas desta forma é possível inserir incertezas paramétricas e achar um controlador com algum grau de robustez a elas.

Nesta pesquisa são estudados aspectos relacionados à problemática da localização robótica, e um sistema de localização robótica é construído. Para determinação da localização de um robô móvel em relação a um mapa topológico do ambiente, é proposta uma solução determinística. Esta solução é empregada a fim de prover localização para problemas de rastreamento de posição, embora seja de interesse também a observação da eficácia, do método proposto, frente a problemas de localização global. O sistema proposto baseia-se no uso de vetores de atributos, compostos de medições momentâneas extraídas do ambiente através de sensoriamentos pertencentes à percepção do robô. Estimativas feitas a partir da odometria e leitura de sensores de ultra-som são utilizadas em conjunto nestes vetores de atributos, de forma a caracterizar as observações feitas pelo robô. Uma bússola magnética também é empregada na solução. O problema de localização é então resolvido como um problema de reconhecimento de padrões. A topologia do ambiente é conhecida, e a correlação entre cada local neste ambiente e seus atributos são armazenados através do uso de redes neurais artificiais. O sistema de localização foi avaliado de maneira experimental, em campo, em uma plataforma robótica real, e resultados promissores foram obtidos e são apresentados. / In this research aspects related to the robot localization problem have been studied. In order to determine the localization of a mobile robot in relation to a topological map of its environment, a deterministic solution has been proposed. This solution is applied to provide localization for position tracking problems, although it is also of interest to observe the performance of the proposed method applied to global localization problems. The proposed system is based on feature vectors, which are composed of momentaneous measures extracted from sensory data of the robots perception. Estimative made from odometry, sonars and magnetic compass readings are used together in these feature vectors, in order to characterize observed scenes by the robot. Thus, the localization problem is solved as a pattern recognition problem. The topology of the environment is known, and the correlation between each place of this environment and its features is stored using an artificial neural network. The localization system was experimentally evaluated, in a real robotic platform. The results obtained allow validation of the methodology.

Avanços técnicos na integração dos sistemas de comunicação e computação têm revelado interesse científico as potencialidades das redes de dispositivos telemáticos - nas quais integram equipamentos dotados de capacidade de transmissão e processamento de informação - em áreas que cobrem desde o ensino à distância, até telemedicina, automação remota e tele-instrumentação científica. Especialmente em virtude do reconhecimento das destacadas facilidades da Internet, dentre as aplicações mais visadas encontra-se o compartilhamento de recursos (dados e instrumentos) em escala global. Em um terreno ainda predominantemente marcado pelo empirismo característico das frentes de exploração recentes, este estudo investiga os fundamentos da operação à distância em redes telemáticas, através da identificação das atuais tendências no emergente campo do comando remoto via Internet, examinando os aspectos tecnológicos no que se concerne ao seu desenvolvimento e aplicações. A partir de uma extensa revisão do assunto, abarcando tanto o cenário acadêmico quanto a indústria industrial, o trabalho apresenta uma abordagem alternativa em relação às técnicas atualmente empregadas. Mediante a construção de um protótipo, o estudo introduz uma arquitetura experimental distribuída, baseada no conceito de ambiente virtual cooperativo, através da qual dispositivos tele-interativos exportam suas funcionalidades para os demais elementos na rede. Então, através de uma série de ensaios e avaliações, discutem-se as aplicações e limitações do mecanismo, bem como dos recursos tecnológicos atualmente disponíveis para a construção de efetivos sistemas de dispositivos telemáticos através da Internet. / Technical advances in the integration of computer and communication systems have drawn to the attention of scientific interest the potentialities of the telematic-device networks - where pieces of equipment endowed with information processing and transmission capabilities interact - in areas ranging from distance learning to telemedicine, remote automation and scientific tele-instrumentation. Particularly with the perception of the benefits brought about by the Internet, one of the most sought after applications is the global-wide resource (data and instruments) sharing systems. In a field still distinguished by the empirical practices that are typical in recent exploration fronts, this study investigates the foundations of distance operation in telematic networks by identifying the current trends in the emerging area of Internet-based remote command, examining the technological aspects that concerns to its development and application. Starting with an extensive review on the subject, covering both academic and industrial initiatives, this work introduces an alternative approach to the techniques currently employed. By means of a prototype, the study presents an experimental distributed architecture based on the concept of virtual cooperative environment, through which tele-interactive devices export their functionality to the other elements on the network. Then, through a set of tests and evaluations, applications and limitations of the mechanism are discussed, as well as the technological resources currently available for the development of effective telematic-device sharing systems over the Internet.

A medição de superfícies através de sistemas óticos de precisão é aplicável em diversas áreas da engenharia naval e oceânica: levantamento de geometria de casco para a determinação da estabilidade estática de embarcações in loco, verificação de processos construtivos, recuperação de planos de linha originais perdidos, arqueologia naval, inspeção de cabos e estruturas submersas, planejamento de rota de mergulho, entre outras. Os dispositivos óticos de precisão disponíveis são de alto custo, e a necessidade de se desenvolver um dispositivo de baixo custo se faz presente. O propósito deste trabalho é a criação de metodologia de obtenção de superfície através de procedimento prático experimental. A varredura tridimensional de superfície é feita experimentalmente através da utilização de leitor tridimensional a laser. A contribuição deste trabalho é de promover um conceito teórico a uma prova experimental do conceito, utilizando-se de recursos da automação e robótica, e programação com linguagem e software aplicativo de baixo custo e largamente disponível. / The surface measurement using precision optics is applicable in many areas of naval engineering: survey of hull geometry to determine the static stability of vessels on the spot, verification of construction processes, recovery of lost original hull plans, naval archeology, inspection of underwater structures and cables, route planning diving, among others. The precision optical devices available are expensive, and the need to develop a low-cost device is present. The purpose of this work is to create a methodology for obtaining surfaces through practical experimental procedure. The three-dimensional scan surface is made experimentally by using three-dimensional laser reader. The contribution of this work is to promote a theoretical concept to an experimental proof of concept, using the resources of automation and robotics, and software programming language and application of lowcost and widely available.

Cada vez mais observa-se a inserção de novas tecnologias em salas de aulas. Com o auxílio de políticas publicas, computadores ligados a internet tem estado presentes nas classes nos mais longinquos lugares do nosso país. Isto tem proporcionado que o conhecimento chegue de forma mais ampla e irrestrita a todas as crianças em fase de desenvolvimento. Na ultima decada, além de microcomputadores, tem-se observado a presença, em salas de aulas, de Ipads, celulares, cujos proprietários são os próprios alunos e até mesmo lousa eletrônica em escolas com poder aquisitivo maior. Aliado a isto, nota-se também a inserção de kits robóticos que tem motivado muito os alunos no aprendizado de raciocínio lógico e de programação, pois, eles experimentam o conceito: \"aprender por meio do fazer\". O uso de todas estas tecnologias tem como objetivo principal cativar a atenção dos alunos, incentivar a pesquisa e o aprendizado interativo, uma vez que o ensino antes expositivo dá lugar ao ensino interativo, isto é, que conta com a participação mais ativa do estudante. Nesta direção, esta dissertação de Mestrado traz uma inovação no sentido que está sendo proposto um sistema que permite que um robô humanoide seja inserido em salas de aulas. Trata-se de um protótipo que permite que o robô reconheça figuras geométricas planas, que pode ser estendido para outros tipos de conteúdos. O objetivo é a integração de um sistema de visão computacional em um ambiente de controle de um robô humanoide para torná-lo capaz de reconhecer figuras geométricas planas, para ser utilizada como uma ferramenta de ensino. Este sistema de visão é baseado em técnicas de Atenção Visual e utiliza uma rede neural LEGION para segmentar os objetos mais salientes da imagem e uma rede neural do tipo Multicamadas (MLP), para realizar a classificação desses objetos. Graças a este sistema de visão, o robô consegue discernir figuras sobrepostas independente do ambiente real no qual esteja inserido. Para avaliar o desempenho do sistema proposto, algumas aplicações foram desenvolvidas que envolveram a participação de crianças interagindo com o robô no reconhecimento de figuras geométricas. Embora sejam necessários uma maior numero de experimentos, os resultados obtidos indicam que o sistema proposto apresenta-se como uma ferramenta alternativa, promissora e interessante, tendo sida muito bem recebida por parte dos alunos e professores. / Increasingly there has been the introduction of new technologies in the classroom. With the help of public policies, computers connected to the internet has been used in the classes in the far reaches of our country. This has provided the knowledge reachs broader and unrestricted way to all children under development. In the last decade, besides computers, has been seen the presence in classrooms of Ipads, smart phones, owned by the students themselves and even electronic whiteboard in schools with higher purchasing power. Added to this, there is also the inclusion of robotic kits that has motivated much students in learning logical reasoning and programming, as they experience the concept: \"learning through doing\". The use of all these technologies aims to captivate the attention of students, encourage research and interactive learning, since the school, before exhibition, gives way to interactive teaching, that is, who has the most active student participation. In this direction, this Masters thesis brings an innovation in the sense that is being proposed a system that allows a robot humanoid is inserted into classrooms. It is a prototype that allows the robot to recognize planar geometric figures, which can be extended to other types of content. The goal is the integration of a computer vision system in a control a humanoid robot environment to make it able to recognize This has provided the knowledge gets broader and unrestricted way all children under development geometric figures, to be used as a teaching tool. This vision system is based on Visual Attention techniques and uses a neural network LEGION to target the salient objects image and a Multilayer (MLP) neural network, to perform the classification of these objects. Thanks to the vision system, the robot can distinguish independent of the actual environment in which overlapping figures is inserted. To evaluate the performance of the proposed system, some applications were developed that involved the participation of children interacting with the robot in the recognition of geometric figures. Although a larger number of experiments are needed, the results indicate that the proposed system is presented as an alternative tool, promising and interesting, and it was very well received by students and teachers.

A detecção e reconhecimento de objetos é uma tarefa fundamental em aplicações relacionadas à navegação autônoma de robôs móveis e veículos inteligentes. Com a evolução tecnológica nos sistemas sensoriais, surgiram equipamentos capazes de detectar e representar os elementos presentes no ambiente de forma tridimensional, em estruturas chamadas nuvem de pontos. Os sensores 3D geralmente capturam um grande volume de pontos em curtos intervalos de tempo, o que demanda técnicas robustas para processamento dessa informação além de tolerância a eventuais ruídos nos dados. Uma abordagem frequentemente utilizada na área de Visão Computacional para redução de dimensionalidade é a extração de features robustas, armazenando um subconjunto de informações representativas e simplificadas do conjunto de dados. Esta tese apresenta uma metodologia de classificação de objetos em nuvens de pontos 3D através da extração de features 3D globais. Foi desenvolvido um novo descritor 3D invariante à escala, translação e rotação denominado 3D-CSD (3D-Contour Sample Distances) para representação da superfície dos objetos presentes no ambiente, e utilizado um método de aprendizado supervisionado para reconhecimento de padrões. Os experimentos realizados envolveram o uso de Redes Neurais Artificiais para o reconhecimento de diferentes classes de objetos, avaliando e validando a metodologia proposta. Os resultados obtidos demostraram a viabilidade da aplicação desta abordagem para o reconhecimento de objetos em sistemas de percepção 3D. / Objects detection and recognition is a critical task in applications for mobile robots and intelligent vehicles autonomous navigation. With the advent of many 3D sensors, environment elements can be detected and represented in three-dimensional mode, in structures known as point clouds. 3D sensors usually capture a large amount of points at high rates, requiring robust techniques to process this information and also deal with noise on input data. A common approach in the Computer Vision field for dimensionality reduction is the use of robust features extraction techniques. This way, only a subset with representative and simplified information from the dataset is processed. This thesis presents a methodology for objects recognition in 3D point clouds using global 3D features extraction. A novel 3D descriptor invariant to scale, translation and rotation named 3D-CSD (3D-Contour Sample Distances) was developed to represent the objects surface, and a supervised learning method used for pattern recognition. The experiments were performed using Artificial Neural Networks for the recognition of different classes of objects, evaluating and validating the proposed methodology. Obtained results demonstrated the feasibility of this approach application for object recognition in 3D perception systems.

A robótica é uma área multidisciplinar que cresce continuamente com a contribuição do avanço científico e aumento frequente do poder computacional do hardware. As pesquisas em robótica estão divididas em diversas linhas de investigação. A visão computacional é uma das linhas de pesquisa de grande interesse devido à farta variedade de métodos e técnicas oferecidas. Um dos maiores desafios para os robôs é descobrir e analisar o ambiente em que estão inseridos. Dentre os principais sensores que podem ser utilizados, as câmeras digitais oferecem um bom benefício: podem ser leves, pequenas e baratas, características fundamentais para alguns robôs. Este trabalho propõe o desenvolvimento e análise de um sistema de visão computacional para rastrear veículos usando sistemas de detecção e classificação de segmentos em imagens. Para atingir os objetivos são investigados métodos de extração de informações das imagens, modelos de atenção visual e modelos de aprendizado bioinspirados para detecção e classificação de veículos. Para a tarefa de atenção visual foram utilizadas as técnicas de geração de mapas de saliência iNVT e VOCUS2, enquanto que para classificação foi empregada a técnicas bag-of-features e finalmente, para o rastreamento do veículo especificado, durante seu percurso em uma rodovia, foi adotada a técnica Camshift com filtro de Kalman. O sistema desenvolvido foi implementado com um robô aéreo e testado com imagens reais contendo diferentes veículos em uma rodovia e os resultados de classificação e rastreamento obtidos foram muito satisfatórios. / Robotics is a multidisciplinary area that continually grows with the contribution of scientific advancement and frequent increase in computational hardware power. Research in robotics are divided into several lines of investigation. Computer vision is one of the research areas of great interest due to the abundant variety of methods and techniques offered. One of the biggest challenges for the robots is to discover and analyze the environment in which they are inserted. Among the main sensors that can be used, digital cameras offer good benefits: they can be lightweitgh, small and cheap, which are fundamental characteristics for some robots. This work undertakes the development and analysis of a computer vision system to track vehicles by detecting and classifying segments in imaging systems. To achieve the objectives, methods on image information extraction, visual attention models and bioinspired learning models were studied for detection and classification of vehicles. For the task of visual attention the INVT and VOCUS2 models were used to generate saliency maps, while for classification was applied the bag-of-features method and finally to track the specified vehicle during its journey on a highway, it was adopted CamShift technique joint with a Kalman filter. The developed system was implemented with an aerial robot and tested with real images containing different vehicles on a highway and the results of classification and tracking obtained were very satisfactory.

A área de robótica móvel se encontra numa fase de grande expansão, mas um dos obstáculos a ser vencido é o desenvolvimento de sistemas computacionais embarcados que combinem baixo consumo de energia com alta capacidade de processamento. A computação reconfigurável tem o potencial para atender esta demanda. Este trabalho visa avaliar as dificuldades no aproveitamento desta tecnologia através da implementação em hardware de um sistema de desvio de obstáculos para robôs móveis usando uma única câmera de baixo custo como sensor. Normalmente os algorítmos de fluxo óptico usados neste projeto são implementados inteiramente em software e sofrem várias restrições para poderem operar nos computadores embarcados nos robôs. O projeto descrito neste trabalho não tem estas restrições mas exige um esforço maior de desenvolvimento / The area of mobile robotics is undergoing a tremendous expansion, but one of the obstacles to be dealt with is the development of embedded computational systems that combine low power consumption and high performance. Reconfigurable computing has the potential to meet these requirements. This project is an evaluation of the complexities of fully exploiting this technology through the hardware implementation of an obstacle avoidance system for mobile robots using a single, low cost camera as its sensor. Normally, the optic flow algorithms used in this project are implemented entirely in software and so suffer several limitations in order to run on computers embedded in the robots. The hardware described here does not have the same limitations but requires more development effort

Historicamente, o termo robô teve sua origem associada à forma humana e também ao seu comportamento. O ser humano desenvolveu, ao longo de seu processo evolutivo, capacidades mentais superiores como a memória, a linguagem, a vontade, entre outras. Tais faculdades permitem-lhe comparar informações obtidas do ambiente e de seus semelhantes com suas recordações e deliberar ações, ou realizar comunicações por meio de linguagens simbólicas, muitas vezes ambíguas. A área da cooperação robótica concentra estudos sobre a interação entre robôs e tem apresentado soluções para o controle adaptativo que, em sua maioria, dota os agentes robóticos de capacidades reativas a estímulos do ambiente. Porém, quando a interação envolve robô e humano, nota-se que as abordagens publicadas colocam apenas o ser humano no papel deliberativo. Essa solução mostra-se limitada, principalmente quando se busca por novas formas de interação que permitam um sistema robótico colaborar efetivamente com humanos e até tutorar o aprendizado destes. Com intuito de contribuir com a solução desse problema, é proposta e apresentada uma nova abordagem de controle, baseada em arquitetura distribuída e que permite a deliberação de comportamentos cooperativos e colaborativos. Além disso, o novo modelo de arquitetura permite operar multi-agentes distribuídos e, com isso, partes distintas de um robô manipulador. Para se validar a aplicabilidade do modelo, apresenta-se o sistema Scara3D, uma interface gráfica que representa o gerador do ambiente virtual, a camada mais baixa do contexto global da arquitetura. Os testes do ambiente virtual envolveram a tele-operação do robô, e seus resultados comprovam a integração e a comunicação entre os contextos global e local da arquitetura. Para que os agentes robóticos e humanos decidam e deliberem ações durante tarefas colaborativas, eles devem compartilhar um mesmo modelo mental dos elementos envolvidos nesse ambiente. A estratégia adotada consiste da representação por meio de uma linguagem simbólica, restrita e não-ambígua, capaz de ser compreendida por humanos e interpretada por computadores. Nesse sentido, as regras do ambiente colaborativo robô-humano são então definidas e descritas nos termos da L-Forum, uma linguagem para abstração de ambientes colaborativos. Um estudo de caso que envolve a colaboração robô-humano em um jogo da velha é descrito em detalhes, assim como o projeto e o desenvolvimento do hardware e do software que o operam. Os testes realizados descrevem situações que demandam do robô a seleção e a aplicação de regras diferentes, e seus resultados validam o processo de deliberação de comportamentos pelo sistema. Conclui-se, portanto, que o uso de regras colaborativas oferece um nível extra de abstração ao sistema, e o torna mais flexível e adaptável em ambientes compartilhados por seres humanos. / Historically, the term robot was originally associated to the human form and also to his behavior. The human being, during its evolutionary process, has developed high level mental abilities such as memory, language, will, among others. Such features allow him to compare information obtained from the environment and from his peers with their memories and deliberate actions or communications by means of a symbolic language, often ambiguous. The research area of robotics cooperation focuses on the interaction among robots and has presented solutions for the adaptive control that, in most cases, provides the robotic agents with reactive capabilities in response to environmental stimuli. However, when the interaction involves robot and human, the approaches that are available in the literature, assign the deliberative role only to the human. This is a constrained solution, especially when looking for new interaction forms that allow a robotic system to effectively collaborate with humans and to tutor the learning of them. Aiming to contribute to the solution of this problem is proposed and presented a new control approach based on distributed architecture that allows the deliberation of cooperative and collaborative behavior. Moreover, the new architecture model allows the interoperation of distributed multi-agents, and thus, distinct parts of a robot manipulator. The presented Scara3D system is used to validate the applicability of the model. The Scara3D is a graphical interface that represents the generator of the virtual environment, the bottom most layer of the global context of architecture. The tests of virtual environment involved the robot teleoperation, and its results prove the integration and communication between local and global contexts of architecture. For the robotic agents and humans decide and deliberate actions during collaborative tasks, they must share the same mental model of the elements involved in this environment. The adopted strategy consists of representation by means of a symbolic language, restricted and non-ambiguous, understandable by humans and interpretable by computers. In this sense, the rules of human-robot collaborative environment are then defined and described in terms of L-Forum, a language that allows abstracting collaborative environments. A case study involving human-robot cooperation in a tic-tac-toe is described in detail, as well as design and development of hardware and software that operate it. The tests describe situations that require the robot selection and application of different rules, and their results validate the process of behavior deliberation by the system. Therefore it is possible to conclude that the collaborative rules usage provides an extra abstraction level to the system, and makes it more flexible and adaptive in environments shared by humans.