Orientador: Jose Reginaldo Hughes Carvalho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:02:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Shiroma_PedroMitsuo_M.pdf: 3286889 bytes, checksum: 0b97977973f088e15fd80ae380f6881f (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Esta dissertação responde as questoes relativas ao controle servo visual baseado na imagem, aplicado a um robo movel Nomad 200, na realizacao de duas tarefas roboticas: Seguimento de trajetoria e posicionamento em relacao a um alvo, e da transicao entre ambas.Uma missao robotica e tipicamente composta por um conjunto de objetivos e restricoes a serem cumpridos. Um planejador determina, a partir dos objetivos, as trajetorias necessarias para atingir os alvos. O robo deve, entao, navegar pelo ambiente e posicionar-se frente aos alvos. Porem, alguma forma de manipulacao ou medida e realizado, conforme o objetivo a ser alcancado, passando-se para o proximo objetivo. Existe claramente,neste modelo, uma hierarquia entre as tarefas, partindo de um nvel de especicacao mais elevado, ate os detalhes basicos, como controle da trajetoria, deteccao de obstaculos, replanejamento, dentre outros. O controle relaciona em tempo real os dados capturados pelos sensores, com os sinais a serem transmitidos aos atuadores, respondendo pelas acoes do robo. Devido principalmente aos avan»cos tecnologicos, somente recentemente o sensor visual pode ser incluido nos algoritmos de controle, permitindo o desenvolvimento de uma nova area de pesquisa. Dentre as diversas abordagens que surgiram utilizando a visao, destaca-se o controle servo visual baseado na imagem (IBVS). Duas tarefas encontradas frequentemente em aplicacoes roboticas sao o seguimento de uma trajetoria e o posicionamento em relacao a um alvo conhecido. Este trabalho propoe uma solucao, baseada em IBVS, para ambas as tarefas e a realizacao da transicao da primeira para a segunda. Diversos aspectos estao envolvidos no desenvolvimento de solucoes para os problemas propostos e, deste conjunto, estuda-se neste trabalho, os criterios para a escolha das caractersticas visuais ecessarias para a realizacao da tarefa, os algoritmos de processamento de imagens e visao computacional utilizados para a extracao das caractersticas visuais, as tecnicas de rastreamento de caractersticas visuais, os aspectos de controle, o desenvolvimento da assim chamada Matriz de Interacao, do controle hbrido e funcao tarefa, das matrizes de transformacao de velocidades e dos aspectos de implementacao numa plataforma real, tais como a arquitetura de software, etapas do desenvolvimento e testes realizados e os modulos acrescentados para simular a plataforma experimental. A metodologia e validada experimentalmente atraves do robo movel Nomad 200, pre-sente na Divisao de Robotica e Visao Computacional do Centro de Pesquisas Renato Ar-cher (DRVC/CenPRA). Este trabalho encontra-se inserido no escopo do projeto AURORA, cujo objetivo e o desenvolvimento de uma plataforma robotica aerea semi-autonoma baseado em um dirigvel aero-estatico, e os resultados obtidos abrem caminho para a implementacao do controle visual, antevendo algumas das diculdades a serem vencidas / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação

Orientadores: Helder Anibal Hermini, Jose Manoel Balthazar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Meêanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T10:09:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pires_LeoSantana_M.pdf: 9313372 bytes, checksum: a9469afaba08752e7ef419dc781fe926 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Uma aproximação unificada para projeto e controle de manipuladores robóticos que retenha todas as não linearidades inerentes na dinâmica é desenvolvido para uma configuração robô-motor considerado como um sistema interagente. Este projeto de sistema interagente, baseado no modelo de teoria de controle de desacoplagem não-linear de Beekmann, desacopla a configuração robô-motor para os subsistemas robô, motor e interação cm série. Esta aproximação está em contraste ao tratamento convencional do motor como uma pura fonte dc torque c o negligenciamento da interação dinâmica entre a junta do robô e o motor, e ao desconsiderar a formulação não-linear / Abstract: A unified approach to a robotic controI design, which retains all the nonlinearities inherent in the dynamics, is developed for the motor-robot configuration considered as an imeracting system. This control system design, based on the Beekmann model's nonlinear decoupling control theory with arbitrary pole placement, decouples the motor-robot configuration into robot, motor, and series compliance (interaction) subsystems. This approch is in contrast to the conventional treatment of the motor as apure torque source and the neglect of dynamic interactions between the robot joint and the motor drive mechanism and not consider the nonlinear formulation / Mestrado / Projeto Mecanico e Mecanica dos Solidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: João Mauricio Rosario / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T09:04:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nicoletti_CintiaKimieAihara_D.pdf: 10349236 bytes, checksum: fa32a1f92e0d9e8ccacb8a950950f40e (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho, desenvolve-se uma proposta de implementação de ferramentas e ambiente, visando a capacitação e a pesquisa na área da automação industrial através da utilização de conceitos, ferramentas e ambientes de ensino mediado por computador e ensino à distância e plataformas didáticas. Desta forma, apresentam-se os elementos possíveis de serem encontrados em Sistemas Automatizados de Produção, através de plataformas didáticas capazes de simular ambientes industriais. Estas plataformassão compostas de Parte Operativa, referente ao sistema a ser controlado, e Parte Comando, referente ao sistema de controle. Através dos conceitos de e-learnig, apresenta-se uma metodologia para a transmissão dos conhecimentos que permeiam a área da automação / Abstract: In this work, one presents the implementation of tools aiming at teaching and researching in industrial automation. For that, one adopts the concepts, tools and environrnents of computer aided teaching and distance learning, via didactic platforms. In these platforms, one can find the main elements that could be found in production automatic systems, which are the Operative Part (system to be controled) and the Command Part (control system). By using e-learning concepts, one presents a methodology for knowledge transmission in the area of automation / Doutorado / Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Este trabalho consiste na elaboração de uma estratégia para a geração de trajetórias otimizadas para um robô cilíndrico de cinco graus de liberdade acionado pneumaticamente. Como resultado da aplicação do método desenvolvido obtêm-se as trajetórias no espaço das juntas que resultam no movimento adequado do efetuador do robô, de acordo com algum critério de otimização. Para a obtenção das trajetórias das juntas do robô a partir de uma dada trajetória desejada para o efetuador, resolveu-se o problema de cinemática inversa por meio de uma abordagem algébrica. Para a geração de trajetórias entre os pontos no espaço de trabalho do robô propõe-se a utilização de um algoritmo de aproximação de pontos através de splines compostas por polinômios de sétimo grau. Essa escolha garante a continuidade da função de posição, bem como de suas três primeiras derivadas, sendo essa uma condição necessária para a implantação de importantes leis e estratégias de controle (como, por exemplo, a estratégia em cascata, utilizada com sucesso no controle de sistemas servopneumáticos). O método proposto para a geração de splines possibilita, através do ajuste de parâmetros em função da exigência de cada aplicação, a obtenção de curvas no espaço das juntas com valores otimizados de jerk, aceleração ou velocidade. Para aplicação na geração de trajetórias para o robô, a interpolação dos pontos é realizada no espaço dos atuadores a fim de fornecer ao controlador as curvas de referência para posição, velocidade, aceleração e jerk. Para a demonstração da aplicação do método no seguimento de trajetórias, são utilizadas como referência curvas tridimensionais cujos valores numéricos são comparados com os resultados fornecidos a partir da metodologia proposta. Assim, uma vez calculadas as trajetórias em cada uma das juntas através da cinemática inversa, utiliza-se as transformações homogêneas da cinemática direta do robô, obtidas a partir do método de Denavit-Hartenberg, para obter a trajetória do efetuador e verificar a funcionalidade do modelo resultante. / This work consists of developing a strategy to generate optimized trajectories for a cylindrical robot with five degrees of freedom which is actuated pneumatically. As a result of the application of the developed method, trajectories in joint space are obtained and result in the proper motion of the robot’s end-effector according to a given optimizing criteria. In order to obtain the trajectories of the robot’s joints from a given desired trajectory for the end-effector, the problem of inverse kinematics was solved by an algebraic approach. To generate trajectories between points in the robot’s workspace it was proposed the use of an algorithm for approximation of points through splines composed by seventh degrees polynomials. This choice ensures the continuity of the position function as well as its first three derivatives. It is a necessary condition for the implementation of important laws and control strategies (for example, the cascade strategy which is successfully used in servo-pneumatic control systems). The proposed method to generate splines allows, through the adjustment of parameters taking into account the requirements of each application, the obtainment of curves in the joint space with optimized values of jerk, acceleration and speed. In order to apply the method in the generation of trajectories for the robot, the interpolation of the points is performed in the space of the actuators with the purpose of providing the controller reference curves for position, speed, acceleration and jerk. To demonstrate the application of the method in trajectory tracking, three-dimensional curves are used and their numerical values are compared with the results provided by the proposed methodology. Therefore, once the calculated trajectory in each joint through inverse kinematics is obtained, homogeneous transformations of the direct kinematics of the robot, obtained by Denavit-Hartenberg’s method, are employed to find out the trajectory of the end-effector and verify the functionality of the resulting model.

Orientador: Helder Anibal Hermini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T21:32:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gregorio_Dagoberto_M.pdf: 10229197 bytes, checksum: ae87f07eb1d4902ea8a47a0ad3b57b32 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho apresenta a utilização das tecnologias da automação no processo, de desenvolvimento, para uma solução na prevenção de úlceras de pressão em pessoas; inertes, obesas, mantendo sua integridade física durante o período de reabilitação hospitalar. Dentre as tecnologias da automação foram utilizados os sistemas integrados de CAD / CAE para: o modelamento ergonométrico, o modelamento tridimensional, a montagem tridimensional virtual, as simulações de funcionabilidade com ferramentas digitais para a análise cinemática dos sistemas mecânicos e a análise estrutural dos componentes, criando-se assim o protótipo virtual do estudo; também foi desenvolvido e testado um sistema supervisório para a programação e controle da movimentação do equipamento com comunicação, via rede informatizada, ao controlador lógico programável de um protótipo funcional sensorizado, promovendo os movimentos de prevenção e garantindo a condição de segurança ao paciente durante o processo de reabilitação hospitalar. Os resultados obtidos podem ser aplicados, em estudos futuros, na utilização da automação de equipamentos hospitalares mecatfônicos para a reabilitação humana / Abstract: This work presents the use of the technologies of the automation in the process, of "';' development, for a solution in the prevention of pressure ulcers in people; inert, obese, maintaining his/her physical integrity during the period of hospital rehabilitation. Among the technologies of the automation the integrated systems of CAD were used / CAE for: the modeling ergonometric, the three-dimensional modeling, the virtual three-dimensional assembly, the operation simulations with digital tools for the cinematic analysis of the mechanical systems and the structural analysis of the components, growing up like this the virtual prototype of the study; it was also developed and tested a system supervisoring for the programming and control of the movement of the equipment with communication, through computerized net, to the programmable logical controller of a prototype functional sensoring, promoting the prevention movements and guaranteeing safety's condition to the patient during the process of hospital rehabilitation. The obtained results can be applied, in future studies, in the use of the automation of hospital mecatronics equipment for the human rehabilitation / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Eleri Cardozo, Eliane Gomes Guimarães / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T01:18:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coelho_PauloRodolfodaSilvaLeite_M.pdf: 3632525 bytes, checksum: 73b0d774d1efd6416d8fb34cc8abd4d7 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho apresenta uma arquitetura para a construção de laboratórios de acesso remoto (conhecidos como WebLabs). A arquitetura segue o paradigma de computação orientada a serviço (COS). Nesta abordagem cada recurso físico ou lógico do laboratório é modelado como um Serviço Web. Desta forma, os experimentos podem ser disponibilizados pela composição destes serviços. Um modelo conceitual para WebLabs, bem como a implementação deste modelo são apresentados. Experimentos em robótica móvel também foram desenvolvidos como exemplos de utilização deste laboratório / Abstract: This work presents an architeture for building remote access laboratories (also known as WebLabs). The architecture follows the service oriented computing (SOC). In this approach each logical or physical resource of the laboratory is modeled as a Web Service. In this way, the experiments are built through the composition of such services. A conceptual model of WebLabs, as well as an implementation of this model are presented. Experiments in mobile robotic were also developed for this laboratory / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

Ingeniero Civil Eléctrico / En el marco de la línea de investigación: Interacción Humano Robot, el lenguaje es un candidato natural para la interacción con máquinas y robots. En particular las tecnologías de procesamiento y transmisión voz juegan un rol fundamental en lo que respecta al reconocimiento automático de la voz o \gls{ASR}, ya que como concepto entrega la habilidad de escuchar al momento de interaccionar con un robot.\\ El objetivo principal de esta memoria es implementar una aplicación para comandar a un \gls{PR2} a través de instrucciones por voz, utilizando arquitectura cliente-servidor mediante un micrófono como elemento para muestrear la señal de audio o comando enunciado por el usuario. \\ En el desarollo de la aplicación se crea una interfaz de interacción con el usuario que permite grabar audio usando HTML5/CSS/JS. Para el funcionamiento de la aplicación la comunicación con todos los servidores se realiza a través de \textit{socket} TCP/IP y el procesamiento de la señal de audio se realiza utilizando KALDI, estado del arte en \gls{ASR}. Luego de obtener el resultado de la transcripción de la elocución grabada por el usuario, es analizada por el \textit{Robot \gls{PR2}} y entrega la respuesta del comando de voz mediante el \gls{TTS} Festival y ejecuta el movimiento correspondiente al requerimiento del usuario.\\ A partir esta investigación y el desarrollo de la aplicación se concluye que es posible comandar el \textit{Robot \gls{PR2}} de forma exitosa mediante la interfaz de interacción con el usuario. Dicha aplicación puede ser instalada en cualquier versión del sistema operativo Ubuntu. Utilizando un modo de conexión local para los servidores: ASR y WEB, se cumple el objetivo de realizar procesamiento en tiempo real. El sistema de reconocimiento de voz obtiene un 10\% de \gls{WER} cuando es probado con el mismo micrófono con el que se construye la base de datos, que corresponde a un conjunto de 4991 elocuciones de base de datos Latino-4k y 200 elocuciones grabadas en el Laboratorio de Procesamiento y Transmisión de Voz LPTV, todas a una frecuencia de 16~kHz y 16~bit.\\ El trabajo futuro considera la realización de una base de datos independiente del hablante y género. Considerar el efecto del canal en el \gls{ASR}: ambiente y micrófonos. Debido a la forma de construcción de la aplicación, ésta es escalable ,por lo que es factible complementar el diccionario utilizado en el \gls{ASR} y la personalización de los movimientos.

Orientador: Paulo Roberto Gardel Kurka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-27T20:14:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_PedroRamondeMello_M.pdf: 5875188 bytes, checksum: c2d175b05fd3a31dbc7149f0b1b417b1 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A navegação autônoma de robôs tem sido alvo de pesquisa. Um dos problemas a ser resolvido em navegação é a localização de um robô móvel enquanto este se locomove, ou seja, estimar o deslocamento e orientação para calcular a trajetória realizada. Um sistema de navegação inercial é um método de realizar a localização do robô utilizando sensores inerciais (acelerômetro, giroscópio e magnetômetro). Este trabalho apresenta a utilização de um dispositivo móvel baseado no sistema operacional Android, como UMI (Unidade de Medida Inercial), para um desenvolvimento de um sistema de navegação inercial de um robô terrestre. Para o calculo de orientação, foi aplicado o filtro complementar para melhorar o desempenho da estimação de orientação calculada pelo acelerômetro/magnetômetro combinado com o giroscópio. Para estimação de deslocamento, aplicou-se integral dupla nos dados de aceleração e propõe-se uma metodologia de movimento modulado para minimizar os erros de posição e desvios no sinal de velocidade devido ao processo de integração numérica e erros de devido a componente de corrente continua do acelerômetro / Abstract: The autonomous navigation of mobile robots have been the subject of many research. One of the problems to be solved in navigation, is the localization of a mobile robot as it moves around, in other words, to estimate the displacement and orientation to calculate the trajectory performed. An inertial navigation system is a method of performing the localization of the robot using inertial sensors (accelerometer, gyroscope and magnetometer). This work presents the use of a mobile device based on the Android platform, as IMU (Inertial Measurement Unit), for the development of an inertial navigation system of a robot. For guidance calculation, the complementary filter has been applied to improve the performance of guidance computed by accelerometer / magnetometer combined with the gyro. For displacement estimation, a double integral in the acceleration data was applied. Furthermore, a motion modulated methodology is proposed to minimize position errors and velocity drift due to numerical integration process and accelerometer offset errors / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: João Mauricio Rosário, Oscar Fernando Avilés Sanchez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-28T23:43:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CastilloEstepa_RicardoAndres_D.pdf: 29085349 bytes, checksum: e43675a3a033cb5217e30c08ce3fb21e (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Neste trabalho é proposta e desenvolvida uma estratégia de coordenação baseada em agentes (holons) para sistemas automatizados de produção compostos por módulos de manufatura colaborativos heterogêneos, a qual permitirá a esses sistemas se adaptar dinamicamente às mudanças e perturbações do ambiente industrial moderno. Para realizar a validação da estratégia proposta é projetada e simulada uma configuração para um sistema de manufatura flexível formado por: uma mesa hidráulica, um robô articulado, uma mão robótica como sistema de sujeição e um robô móvel. Na estratégia de coordenação proposta é utilizada uma arquitetura do tipo holárquica (ADACOR), dentro da qual os hólons projetados poderão trabalhar tanto de forma independente atingindo objetivos locais quanto de forma integrada cooperando entre si para alcançar objetivos globais de produção. A coordenação e reconfiguração das operações dos hólons dentro do sistema, de maneira que esses possam trabalhar de forma colaborativa (coordenação ¿ cooperação) é desenvolvida utilizando uma técnica de inteligência artificial coletiva conhecida como Stigmergia, combinada com redes neurais artificiais auto-organizativas. Dessa maneira o processo de reconfiguração do sistema de manufatura é otimizado disponibilizando de forma local a informação global do sistema, além disso neste trabalho também é acrescentado um componente adaptativo no interior dos holons da arquitetura hibrida ADACOR, desse modo adicionando flexibilidade, adaptabilidade e rapidez de reconfiguração na obtenção dos planos de manufatura ao lidar com falhas ou perturbações. A estratégia proposta neste trabalho também poderá ser utilizada em outras aplicações que precisem da integração colaborativa de dispositivos mecatrônicos / Abstract: In this work is proposed and developed an agents (holons) based coordination strategy for automated production systems composed of heterogeneous collaborative manufacturing modules, this strategy will allow these systems dynamically adapt to changes and disturbances of the modern industrial environment. In order to validate the proposed strategy is projected and simulated a configuration for a flexible manufacturing system comprising: a hydraulic table, an articulated robot, a robotic hand as a gripping system, and a mobile robot. In the proposed coordination strategy is used an holarchical type architecture (ADACOR), within this architecture the projected holons (agents) can work both in an independent manner reaching local objectives or in an integrated manner cooperating each other to achieve the global production objectives. The coordination and reconfiguration between the holons inside the system in order that these can work in a collaborative form (coordination ¿ cooperation) is developed using a collective artificial intelligence technique known as Stigmergy combined with self-organizing neural networks. Therefore, the reconfiguration process of manufacturing system is optimized providing locally the global information of the system, in addition in this work is also added an adaptive component into the holons of ADACOR hybrid architecture, aiming flexibility, adaptability and speed of reconfiguration in obtaining manufacturing plans to deal with failures or disturbances. The strategy proposed in this work can also be used in other applications that require the collaborative integration of mechatronic devices / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Nas ciências de computação, o estudo de emoções tem sido impulsionado pela construção de ambientes interativos, especialmente no contexto dos dispositivos móveis. Pesquisas envolvendo interação humano-robô têm explorado emoções para propiciar experiências naturais de interação com robôs sociais. Um dos aspectos a serem investigados é o das abordagens práticas que exploram mudanças na personalidade de um sistema artificial propiciadas por alterações em um estado emocional inferido do usuário. Neste trabalho, é proposto um ambiente para interação humano-robô baseado em emoções, reconhecidas por meio de análise de expressões faciais, para plataforma Android. Esse sistema consistiu em um agente virtual agregado a um aplicativo, o qual usou informação proveniente de um reconhecedor de emoções para adaptar sua estratégia de interação, alternando entre dois paradigmas discretos pré-definidos. Nos experimentos realizados, verificou-se que a abordagem proposta tende a produzir mais empatia do que uma condição controle, entretanto esse resultado foi observado somente em interações suficientemente longas. / In computer sciences, the development of interactive environments have motivated the study of emotions, especially on the context of mobile devices. Research in human-robot interaction have explored emotions to create natural experiences on interaction with social robots. A fertile aspect consist on practical approaches concerning changes on the personality of an artificial system caused by modifications on the users inferred emotional state. The present project proposes to develop, for Android platform, an environment for human-robot interaction based on emotions. A dedicated module will be responsible for recognizing emotions by analyzing facial expressions. This system consisted of a virtual agent aggregated to an application, which used information of the emotion recognizer to adapt its interaction strategy, alternating between two pre-defined discrete paradigms. In the experiments performed, it was found that the proposed approach tends to produce more empathy than a control condition, however this result was observed only in sufficiently long interactions.