Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-07-08T14:11:15Z No. of bitstreams: 1 2014_JohnRobertMunozChavez.pdf: 2770568 bytes, checksum: ac9bc2e6f54c0a80db874126c197bc40 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-07-17T12:26:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_JohnRobertMunozChavez.pdf: 2770568 bytes, checksum: ac9bc2e6f54c0a80db874126c197bc40 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-17T12:26:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_JohnRobertMunozChavez.pdf: 2770568 bytes, checksum: ac9bc2e6f54c0a80db874126c197bc40 (MD5) / Na área da robótica móvel cada vez que um robô é posto a navegar em qualquer ambiente, torna-se necessário garantir a sua integridade física. Para evitar uma colisão providenciamse sensores cuja função é perceber o ambiente de trabalho a fim de estimar a posição dos obstáculos que possam surgir no seu caminho. Pensando nisso, foram desenvolvidas técnicas baseadas em metodologias reativas como a Zona Virtual Deformável (ZVD) que gera uma área de proteção ao redor do robô. O presente trabalho investiga a situação de um robô que possui a limitação de ter um sensor laser a frente, o que impede a percepção do obstáculo mesmo após tê-lo evitado, o que ainda pode por em risco a sua integridade. A partir daí propõem-se o desenvolvimento de um algoritmo para estimar a posição do obstáculo a frente do robô inclusive quando ele se encontra fora do alcance do sensor. Para realizar a estimativa da posição do osbtáculo, implementou-se o filtro de partículas integrado a uma ZVD, que vai se deformar pela interação do robô com o ambiente. A deformação da ZVD gera ações de controle para minimizar sempre a deformação, fazendo com que o robô evite a colisão. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In mobile robotics each time a robot is set to navigate in an environment, it is necessary to ensure their physical integrity. To avoid a collision with obstacles, sensors are employed to perceive the environment in order to estimate the position of the obstacles near the robot. Several techniques have been developed based on reactive methods such as Deformable Virtual Zone (DVZ) that generates a protective area around the robot. This work assumes that the robot has the limitation of having only one laser sensor forward, which prevents the perception of obstacle after it has been avoided, but can still be near the robot. Based on this assumption, an algorithm is proposed to estimate the position of obstacles detected ahead of the robot and to track them even when they are out of the sensor range. A particle filter is proposed to estimate the obstacle pose and it is integrated into a DVZ around the robot, which will be deformed according to the interaction of the robot with the environment. The deformation of the DVZ generates control actions that minimize deformation and help the robot to avoid the collision with detected obstacles.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo simplificado dos membros inferiores de um robô bípede, composto basicamente por uma cintura, dois fêmures, duas tíbias e dois pés. A estrutura mecânica do modelo em questão, possui seis graus de liberdade e tem as dimensões aproximadas de um ser humano de estrutura mediana. Seu sistema de controle e de geração de trajetórias é desenvolvido utilizando funcionalidades disponíveis no Robot Operating System (ROS), porém ao contrário da maioria dos controladores existentes no ROS, este projeto propõe implementar um pacote contendo um controlador multivariável (multi-input, multi-output (MIMO)), utilizando a técnica de controle por torque calculado. Para a geração de trajetórias das pernas do robô, implementam-se três tipos diferentes de geração, a interpolação linear, cubica e de quinto grau. Para os testes de validação do sistema de controle e de geração de trajetórias utiliza-se o simulador Gazebo. / This work presents the development of a simplified model of a biped robot’s lower limbs, composed basically by the waist, two femurs, two tibia and two feet. The model’s mechanical structure has six degree of freedom and its dimensions are comparable to a human being’s body. Its control and trajectory generation systems are developed making use of some features available in the Robot Operation System (ROS) tool. However, contrary to most of the controllers offered by ROS, this project suggests the implementation of a new package, including a MIMO (multi-input multi-output) controller, making use of the calculated torque technique. As for the trajectory generation system, three different methodologies are applied of the interpolation: linear, cubic and polynomial quintic. To validate both control and trajectory generation systems, the Gazebo simulator is used.

Tese(doutorado)-Universidade de Brasília, Departamento de Engenharia Mecânica, 2009. / Submitted by Shayane Marques Zica (marquacizh@uol.com.br) on 2011-03-11T19:55:58Z No. of bitstreams: 1 2009_GiulianoGoncalvesdeSouza.pdf: 31537762 bytes, checksum: da7ec7346da2c144cb80a3c9697bbefb (MD5) / Rejected by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br), reason: o arquivo pdf nao abre, diz estar danificado. on 2011-03-17T00:36:19Z (GMT) / Submitted by Shayane Marques Zica (marquacizh@uol.com.br) on 2011-04-12T14:24:48Z No. of bitstreams: 1 2009_GiulianoGoncalvesdeSouza.pdf: 31537762 bytes, checksum: da7ec7346da2c144cb80a3c9697bbefb (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2011-04-28T13:24:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_GiulianoGoncalvesdeSouza.pdf: 31537762 bytes, checksum: da7ec7346da2c144cb80a3c9697bbefb (MD5) / Made available in DSpace on 2011-04-28T13:24:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_GiulianoGoncalvesdeSouza.pdf: 31537762 bytes, checksum: da7ec7346da2c144cb80a3c9697bbefb (MD5) / Com o aumento da capacidade dos computadores e o desenvolvimento de novas técnicas de processamento de imagem, a visão computacional se tornou uma estratégia promissora para a robótica móvel em mapeamento de ambientes. Uma variação tecnológica importante é o sistema de visão omnidirecional catadióptrico com espelho hiperbólico de lobo duplo, que consiste na instalação de um espelho convexo na frente de uma câmera, o qual possibilita a obtenção de uma imagem omnidirecional estérea, com centro único de projeção, sem que haja necessidade de locomoção do robô móvel para a caracterização espacial da posição do objeto. No entanto, um sistema de visão omnidirecional catadióptrico é extremamente dependente da qualidade do espelho, da precisão na montagem e da resolução da imagem obtida. Esses fatores contribuem para gerar um alto erro inerente ao sensor, tornado o sistema adequado a utilização de grades de evidências. O objetivo desse trabalho consiste em desenvolver um sistema de visão omnidirecional catadióptrico estéreo, com espelho hiperbólico de lobo duplo, associado a um algoritmo de caracterização de padrões baseado na geração de grades de evidências para determinação da posição dos objetos existentes no ambiente estudado. A metodologia de pesquisa é baseada no processamento da imagem omnidirecional estérea com técnicas estereoscópicas específicas. Dessa forma, inicialmente são extraídas da imagem omnidirecional os pontos que determinam os contornos dos objetos existentes no ambiente, para posteriormente serem determinados os pares de pontos correspondentes e por fim, é realizada a triangulação entre os pares de pontos correspondentes, que determina a possível posição do ponto analisado. No entanto, o sistema omnidirecional estudado gera erros significativos no processo de mapeamento de ambientes, o que exigiu a utilização de um modelo probabilístico Gaussiano para a atualização da grade de evidências. O conjunto de algoritmos foi testado através do mapeamento simulado de dois ambientes. O primeiro é um ambiente monocromático, com diferentes obstáculos de contorno bem definidos e sobre um fundo branco, o segundo é uma foto de alta resolução do solo marciano, retirada pelo robô móvel Spirit, caracterizada por um espectro de 256 níveis de cinza e objetos de contorno irregulares. O resultado obtido é um mapa global bidimensional em forma de grade de evidências, que é atualizada a cada nova imagem omnidirecional extraída. A avaliação comparativa entre as imagens originais e simuladas é efetuada através de analise visual. Os resultados demonstraram que o sistema computacional desenvolvido tem capacidade de gerar mapas com melhor definição para a caracterização do ambiente mais simples. Para o caso do ambiente mais complexo devem ser considerados num novo estudo os parâmetros associados à forma e a quantidade de obstáculos, bem como a variação cromática. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / With the increase of computer capacities and the development of new image processing techniques computer vision has become a promising approach for environment mapping by mobile robots. An important emerging technology is the use of omnidirectional catadioptric vision systems with a hyperbolic double-lobed mirror, which consists on a convex mirror in front of a camera allowing the acquisition of a stereo omnidirectional image with a single centre of projection without the need the move a mobile robot to locate an object in 3D coordinates within the workspace. However, the omnidirecional catadioptric vision system is extremely dependent on the precision that the geometry of the surface mirror are constructed, the assembly process and on the resolution of the acquired image. These characteristics work together to produce large geometrical errors by the sensor, making the system a good platform to use statistical evidences grids on the process of environment mapping with mobile robots. The objective of this work consists in the development of an omnidirectional catadioptric stereo vision system with a hyperbolic double-lobed mirror, associated with an algorithm to characterize standards to generate evidence grids to estimate the position of objects within the environment studied. The research methodology is based on omnidirectional stereo image processing by using specific stereoscopic techniques. Firstly, gradient images are calculated from the omnidirectional images to extract object features that are used to find correspondences between the images from the two mirror lobes. Secondly, a triangulation process is carried out to calculate the 3D position of objects within the environment. However, the vision system generates large amount of errors during the mapping process, requiring the use of probabilistic Gaussian models in the statistical evidence grids. The algorithms developed were tested by simulating maps of two different environments. The first is a dichromatic environment, with several obstacles with well contrasted gray image with on a white ground. The second is a photo of high resolution of a Martian land, acquired by the mobile robot Spirit, consisting of 256 levels of gray and objects with irregular contours. The result obtained is a bi-dimensional global map with evidence grids, which is updated as each new omnidirectional image is acquired. The comparative evaluation between the original and the simulated images is done through visual analysis. The results showed that the computer system developed can generate maps with good definition to characterize simple environments. In the case of more complex environments new studies must have to be carried out to evaluate the effects of parameters associated to the shape and quantity of obstacles, as well as chromatic variations.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo simplificado dos membros inferiores de um robô bípede, composto basicamente por uma cintura, dois fêmures, duas tíbias e dois pés. A estrutura mecânica do modelo em questão, possui seis graus de liberdade e tem as dimensões aproximadas de um ser humano de estrutura mediana. Seu sistema de controle e de geração de trajetórias é desenvolvido utilizando funcionalidades disponíveis no Robot Operating System (ROS), porém ao contrário da maioria dos controladores existentes no ROS, este projeto propõe implementar um pacote contendo um controlador multivariável (multi-input, multi-output (MIMO)), utilizando a técnica de controle por torque calculado. Para a geração de trajetórias das pernas do robô, implementam-se três tipos diferentes de geração, a interpolação linear, cubica e de quinto grau. Para os testes de validação do sistema de controle e de geração de trajetórias utiliza-se o simulador Gazebo. / This work presents the development of a simplified model of a biped robot’s lower limbs, composed basically by the waist, two femurs, two tibia and two feet. The model’s mechanical structure has six degree of freedom and its dimensions are comparable to a human being’s body. Its control and trajectory generation systems are developed making use of some features available in the Robot Operation System (ROS) tool. However, contrary to most of the controllers offered by ROS, this project suggests the implementation of a new package, including a MIMO (multi-input multi-output) controller, making use of the calculated torque technique. As for the trajectory generation system, three different methodologies are applied of the interpolation: linear, cubic and polynomial quintic. To validate both control and trajectory generation systems, the Gazebo simulator is used.

Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-01-19T16:42:50Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) tese.pdf: 4571246 bytes, checksum: aa714dc0378feb8f3d327b4a277d93bd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-19T16:42:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) tese.pdf: 4571246 bytes, checksum: aa714dc0378feb8f3d327b4a277d93bd (MD5) Previous issue date: 2015-05-04 / CAPES / Esta Tese apresenta uma abordagem para o problema de locomoção de robôs com patas. Esta abordagem tem como base aprendizagem, planejamento e controle da movimentação dos membro inferiores para deslocar um robô de um local para outro. O sistema construído com a abordagem proposta produz padrões de saída semelhantes àqueles gerados por um Gerador Central de Padrões (CPG) para controlar as articulações de um robô. Os algoritmos propostos são capazes de, com um comando simples, mudar a velocidade de deslocamento do robô e de gerar sinais sincronizados e rítmicos para as articulações. O processo de aprendizagem da movimentação dos membros inferiores pode ser aplicado em diferentes robôs na aprendizagem de diversos modos de locomoção. Neste processo não é necessário determinar um conjunto de equações e seus parâmetros para cada robô. A informação necessária para a aprendizagem da movimentação das pernas de um robô é extraída dos dados observados e organizada em estados. O controle das articulações do robô é realizado com dados oriundos do conteúdo dos estados de uma trajetória através de Controle Guiado por Dados (DDC). Os dados contidos nos estados devem informar direta ou indiretamente a posição angular desejada para cada articulação. O agente aprendiz, implementado com a abordagem proposta, gera uma representação interna da movimentação dos membros através de um processo de auto-organização na qual conexões determinam a transição entre estados. Estas conexões são criadas entre estados próximos com o objetivo de gerar uma trajetória cíclica. Dois Mapas Auto-organizáveis (SOMs) de topologia variante no tempo foram implementados para o processo de aprendizagem da abordagem proposta: Gerador de Trajetória de Estados Auto-Organizável (SOM-STG) e Gerador de Trajetória de Estados Cíclica Auto-Organizável (SOM-CSTG). O mapa SOM-CSTG é uma evolução de SOM-STG e surgiu para superar algumas limitações do primeiro. O objetivo destes mapas é aprender posturas e conectá-las para construir trajetórias usadas para controlar a marcha do robô. A aquisição de dados de treinamento das redes é baseada em aprendizagem por demonstração, na qual, os estados (posturas) são aprendidos a partir de um agente demonstrador. Estes mapas são capazes de aprender com dados coletados a partir do sinal de saída de um CPG, de sensores sobre um agente demonstrador ou de observações externas ao agente demonstrador, como por imagens de vídeo. Uma trajetória cíclica de estados gerada por estes mapas, quando executada conduz o movimento dos membros do robô de maneira semelhante aos padrões de movimentação presentes nos dados de treinamento (marchas). Os testes de aprendizagem foram realizados com dados de um robô simulado de seis patas, de um animal de quatro patas e dados da locomoção humana. Os testes de planejamento e controle de movimentos foram realizados com um robô simulado de seis patas e um robô simulado de quatro patas. / This Thesis presents an approach to legged robot locomotion problem. This approach is based on learning, planning and control of the movement of the lower member to move a robot from one location to another. The system built with the proposed approach produces output patterns similar to those generated by Central Pattern Generator (CPG) for controlling the joints of a robot. The proposed algorithms are able to, with a simple command, change displacement speed of the robot and to generate synchronizing signals and rhythmic to the joints. The learning process of the movement for inferior members can be applied to various robots in learning of many gaits. In this process it is not necessary to determine a set of equations and parameters for each robot. The substantial information for learning movement of the legs of a robot is extracted from observed data and organized in states. The control of the robot joints is carried out data from the content of the states of a trajectory through Data Driven Control (DDC). The data contained in the states should inform directly or indirectly the desired angular position for each joint. The learner agent, implemented with the proposed approach, generates an internal representation of the movement of members through a process of self-organization in which connections determine the transition between states. These connections are created between nearby states in order to generate a cyclic trajectory. Two self-organizing maps (SOMs) with a time-varying structure were implemented to the learning process of the proposed approach: Self-Organizing Map with State Trajectory Generator (SOM-STG) and Self-Organizing Map with Cyclic State Trajectory Generator (SOM-CSTG). SOM-CSTG is an evolution of SOM-STG and appeared to overcome some limitations of the first one. The purpose of these maps is learn postures and connects them to build paths used to control the motion of the robot. The acquirement of training data for the networks is based on learning by demonstration, in which the states (postures) are learned from a demonstrator agent. These maps are able to learning from data collected from the output signal of a CPG, of sensor on a demonstrator agent or external observations to the demonstrator agent such as video images. A cyclic trajectory of states generated by these maps, when executed leads the movement of the robot members so similar to the movement patterns present in the training data (gaits). The learning tests were performed with simulated data from a six-legged robot, a four-legged animal and data of human locomotion. Planning and control movements tests were performed with a simulated six-legged robot and a simulated four-legged robot.

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:00:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_4702_DiissertacaoMestradoVictorMarquesMiranda.pdf: 4762224 bytes, checksum: 8f1ac009114669e3ae7d7a77a5c3adc3 (MD5) Previous issue date: 2011-11-25 / A navegação de robôs é um tema que tem motivado vários trabalhos acadêmicos e aplicados. Dentre os diferentes tipos de robôs móveis, os multiarticulados constituem objeto deste trabalho, onde são apresentadas uma nova sistemática e novas ferramentas para o desenvolvimento de preditores e controladores completos, com horizonte temporal fixo, utilizando redes neurais feedforward estáticas na descrição dos movimentos à ré de robôs móveis multiarticulados, no espaço de configuração. Os preditores são necessários para operação assistida ou para servir de núcleo em simuladores para análise de estratégias de navegação e para a síntese e validação de controladores. A sistemática proposta e as ferramentas desenvolvidas são gerais. A ferramenta criada visa facilitar os processos de criação, treinamento e validação de diversas topologias de redes neurais e de atribuição de seus parâmetros para o treinamento. Além disso, facilita a determinação do horizonte de predição, considerando o fato de essa ser uma tarefa exaustiva. Inicialmente, se dá o estudo de um protótipo, a ser utilizado na coleta de dados e na síntese e validação das redes, de grande similaridade a um veículo real, guardadas as devidas proporções, e de sua cadeia cinemática. Numa segunda etapa, é efetuada a modelagem do robô por meio de redes estáticas com variados horizontes de predição, sendo planejada, para isso, uma estratégia destinada à coleta de dados para posterior treinamento dos modelos. São necessárias, durante essa etapa, algumas manipulações sobre os dados que permitam colocá-los numa forma apresentável às redes. Além de dados reais, o conjunto de treinamento é composto de dados gerados a partir do modelo das condições singulares de giro. São apresentados modelos para os ângulos de giro e para os ângulos críticos, deduzidos a partir de um modelo analítico complexo original das equações gerais de movimento à ré de um robô multiarticulado, no espaço de configuração. Esse mesmo modelo é utilizado para gerar preditores analíticos a serem também usados em conjunto com controladores neurais. O uso de modelo para as configurações singulares é justificado porque as condições de giro são situações de equilíbrio instável, uma vez que, em malha aberta, não permitem a obtenção prática de dados. O modelo para os ângulos críticos define os limites, antes do jackknife, das variáveis de configuração. Finalmente, é apresentada a obtenção de controladores inversos, diretamente a partir dos dados ou indiretamente a partir do preditor, no espaço de configuração. A validação do controlador é, por fim, realizada para revelar a capacidade do mesmo em seguir as referências dentro de um horizonte e de um erro aceitáveis, sem que ocorram situações críticas e de jackknife, e de forma a manter a convexidade ou o giro.

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:00:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_5436_Fabricio_Bortolini_final.pdf: 30569749 bytes, checksum: d87e901d212876952f55d155fb910a8f (MD5) Previous issue date: 2014-12-22 / Esta Dissertação de Mestrado aborda o problema de cooperação entre um robô aéreo e um terrestre em ambientes externos utilizando técnicas de controle não linear e de processamento de imagens. A ideia é implementar um sistema que permita ao robô terrestre navegar por um mapa previamente conhecido, sendo capaz de desviar-se de obstáculos e de recalcular a sua rota quando o robô aéreo, ou ele mesmo, identificar uma obstrução no caminho. Para isso, os robôs devem ser capazes de determinar por qual caminho navegarão, de detectar obstáculos e de trocar informações. A detecção de obstáculos e a identificação das landmarks pelo robô terrestre são realizadas utilizando, respectivamente, um sensor laser de varredura e processamento de imagens, enquanto o robô aéreo realiza essas mesmas atividades usando apenas o processamento de imagens. A vantagem que se obtém através da cooperação com um Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) é a otimização do tempo de navegação do robô terrestre ao se processar as imagens capturadas pelo robô aéreo. Esse processamento permitirá a detecção precoce de adversidades na rota do veículo terrestre e, também, das landmarks nesta mesma rota. Foram implementados controladores para navegação ponto a ponto e para desvio de obstáculos. Também se desenvolveu um método para realizar a correção da odometria do robô terrestre. Além disso, foi desenvolvido um simulador para o robô móvel e uma interface de comunicação entre os dois robôs. Por fim, foram realizados testes em ambientes externos a fim de verificar a eficácia do sistema desenvolvido. Através dos resultados alcançados pôde-se comprovar o funcionamento do sistema proposto. Os robôs foram capazes de navegar até o ponto destino e o robô terrestre foi capaz de desviar-se dos eventuais obstáculos, além de efetuar o recálculo do caminho quando uma obstrução foi encontrada na rota, tanto pelo robô aéreo quanto por ele próprio.

Orientadores: Paulo Roberto G. Kurka, Euripedes G. O. Nobrega / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T15:12:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Victorino_AlessandroCorrea_M.pdf: 6845491 bytes, checksum: 9903819bc3d57ffa32aaed40f2334f6f (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Robô Móvel Não-holonômico com rodas (RMN) é um sistema mecânico caracterizado por restrições cinemáticas não integráveis. Esta classe de sistemas mecânicos apresenta sérios problemas para o estudo de controle e estabilização, discutidos nesta dissertação. A condição do posto de Brockett postula que um sistema não-holonômico não pode ser estabilizado para uma configuração de repouso através de leis suaves de realimentação. Os modelos cinemáticos de estado e algumas de suas propriedades estruturais são inicialmente considerados. Linearização por realimentação dinâmica de estados e controle com realimentação suave dependente do tempo são sucessivamenteaplicados em uma estratégia híbrida, afim de se obter a convergência para a trajetória de referência e estabilizar o robô para uma configuração de repouso. É apresentado o controle de trajetória de um RMN com utilização de Linearização por Realimentação, com resultados simulados e experimentais baseados no robô KHEPERA, um robô móvel miniatura com 55mm de diâmetro. Os resultados experimentais mostram a aplicabilidade dos estudos teóricos apresentados / Abstract: Nonholonomic Wheeled Mobile Robot (NWMR) is a mechanical system which is characterized by non integrable kinematic constraints. This c1ass of mechanical system poses difficult problems to the study of control and stability, discussed here. Brockett's rank condition shows that a nonholonomic system canoot be stabilized to a rest configuration by means of smooth state feedback laws. Its structural properties are analyzed and the kinematic state space models necessary for the understanding of the behavior of the NWMR are presented. Trajectory tracking problems for mobile robots by means of feedback linearization is then considered. Dynamic feedback linearization and time-varying feedback are successively applied to handle the tracking of a moving reference trajectory and stabilization of the robot to a rest configuration. The trajectory control of a NWMR using feedback linearization is presented, with simulated and experimental results based on a Khepera, a 55 millimeters of diameter miniature mobile robot. Experimental results show the applicability of the theoretical studies presented. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Eleri Cardozo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T09:08:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_DiegoPereira_M.pdf: 3946538 bytes, checksum: ac8c8839aec7a57de03eb07622e7896d (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Esta dissertação trata de uma pesquisa sobre localização robótica baseada em mapas, analisando aspectos importantes do tema e discutindo alternativas para alguns dos problemas corriqueiramente encontrados. Todos os métodos trabalhados nesta dissertação utilizam uma abordagem probabilística, visto que isto permite ao sistema incorporar a incerteza existente em diversas partes do processo, tornando-o mais robusto e confiável. As técnicas trabalhadas são o Filtro de Bayes, Localização por Markov, Filtro de Kalman dinâmico, Filtro de Kalman estendido e Filtro de Partículas (Monte Carlo), realizando os experimentos em ambiente real, e as aplicando em mapas do tipo métrico e em grade. São abordados também alguns pontos cruciais para o funcionamento das técnicas, como o modelamento dos erros dos sensores e como a extração de características do ambiente foi implementada. Por fim, é feita uma comparação entre estas técnicas, explorando pontos chaves com o propósito de contribuir para a literatura do tema. Esta comparação discute aspectos quantitativos, como erro de estimação originado de cada método e o tempo de execução de seus algoritmos; e aspectos qualitativos, como a dificuldade de implementação e deficiências de cada uma delas. Para a realização deste estudo, utilizou-se de uma plataforma robótica / Abstract: This dissertation deals with a research about robotics localization based on maps, analyzing important aspects of the subject and discussing alternatives to some of the problems routinely found. All methods employed in this paper use a probabilistic approach, since it allows the system to incorporate the uncertainty that exist in different parts of the process, making it more robust and reliable. The implemented techniques are the Bayesian filter, Localization by Markov, dynamic Kalman Filter, extended Kalman filter and Particle Filter (Monte Carlo), performing experiments in a real environment, using metric and grid maps. It also addressed some crucial points for the well functioning of the techniques such as the error modeling of sensors and the explanation on how the feature extraction from the environment was fulfilled. Finally, a comparison between these techniques is made, exploring key issues in order to contribute to the theme. This comparison discusses quantitative aspects such as the estimated error originated from each method and the runtime of their algorithm, and also qualitative aspects, such as the difficulty of implementation and deficiencies of each. For this study, a robotic platform was used / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Marco Antonio Robert Alves / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T17:16:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bertone_OsvaldoHugo_D.pdf: 7855872 bytes, checksum: ddcb57b633698b4aaa8fa39c681e105f (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho visa o desenvolvimento de uma plataforma básica com o propósito de ser-vir de estrutura para aplicações em robôs móveis. Esta plataforma consta de módulos de comunicação para o meio exterior (Bluetooth, WiFi e ZigBee) e com um barramento de comunicação interior que permite a inclusão de módulos que controlam sensores e atuadores (sensores como de distância, câmeras de vídeo, GPS, Bussola digital, acelerômetros, umidade, temperatura, pressão, etc., e atuadores como motores, servos, válvulas, etc.). A plataforma básica consta de protocolos de comunicação e um set de comandos tanto nas comunicações via rádio como no barramento interno o que permite o desenvolvimento de novas aplicações. O software interno, também é um software de código aberto que permite aos pesquisadores, hobbistas, profissionais, alunos e professores modificar e desenvolver qualquer tipo de aplicação tanto para que a plataforma seja montada em estruturas diferentes como também o desenvolvimento de software desktop para comando do robô via internet, celular ou qualquer tipo de tele-comunicação futura. Com este trabalho se pretende preencher um vazio que fará viável sua aplicação nas áreas de educação básica, esta não apenas nas disciplinas tradicionais, como Matemática e Geografia, mas também em disciplinas transversais, nas quais os alunos poderão aprender a programar rotinas para educação no trânsito, seleção de lixo reciclável, ecologia (reconhecimento de águas), inclusão social e reconhecimentos de MAPas, utilizando sistemas de programação em blocos. No caso dos pesquisadores e hobbistas, os produtos seriam utilizados para o desenvolvimento de novos módulos e outras aplicações mais sofisticadas, podendo tudo isso ser realizado via tele-operação. Como foi desenvolvido um único sistema a ser usado tanto na educação básica quanto para pesquisas de alto nível tecnológico, o sistema é flexível, possuindo um software com programação em blocos, para as escolas de ensino fundamental e médio; e um software com programação em C, para pesquisadores e hobbistas / Abstract: This study aims at developing a basic platform in order to provide a structure for applications in mobile robots. This platform consists of modules for communication to the outside world (Bluetooth, WiFi and ZigBee) and an internal communication bus that allows the inclusion of modules that control sensors and actuators (such as distance sensors, video cameras, GPS, digital compass , accelerometers, humidity, temperature, pressure, etc ... as motors and actuators, servos, valves, etc ...). The basic platform consists of communication protocols and a set of commands as much as radio communications in the internal bus that allows the development of new applications. The internal software is also an open source software that allows researchers, hobbyists, professionals, students and teachers to modify and develop any type of application for both the platform is mounted on different structures as well as the development of desktop software for remote control of robot via the Internet, mobile phone or any type of tele-communication future. This work is intended to fill a void that will make feasible its application in the areas of basic education, this not only in traditional disciplines such as math and geography, but also in cross-disciplines in which students can learn to program routines for traffic education, selection of recyclable waste, ecology recognition (water), social inclusion and recognition of MAPas using systems programming block. For researchers and hobbyists, the products would be used for the development of new modules and other more sophisticated applications, may all be performed via the teleoperation. Was developed as a single system to be used both in basic education and for research on high technology, the system is flexible, having a software programming blocks to the elementary schools and middle, and a software programming in C for researchers and hobbyists / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica