Orientador : Luiz Marcos Garcia Gonçalves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T22:40:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tavares_DouglasMachado_M.pdf: 3026188 bytes, checksum: 414a7299cbe04984e95ec0ae0ab846f4 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Robôs móveis autônomos são plataformas com poder de processamento embarcado, capazes de tomar decisões de forma independente frente a situações diversas impostas pelo ambiente sobre o qual operam. Têm sido muito usados em pesquisa e ensino, permitindo o desenvolvimento de aplicativos, experimentos e aprimoramento de conhecimentos. Programar um robô para que ele haja de forma autônoma, geralmente envolve a definição de estados de predicado, a partir dos quais ele possa inferir alguma ação dentro das suas possibilidades e limitações, que responda de melhor forma à situação que o ambiente lhe proporcionou. O desenvolvimento de ferramentas para comunicação, controle e navegação (esta, incluindo posicionamento, orientação e deslocamentos no ambiente), torna-se essencial para que um robô possa realizar, de forma autônoma, missões em ambientes adversos, geralmente hostis, onde mobilidade seja uma necessidade inerente. Neste contexto, o presente trabalho discute e propõe ferramentas computacionais para robôs móveis autônomos, que podem ser utilizadas, principalmente, no contexto multi-robôs, incluindo detalhes das implementações e uma série de experimentos e testes. São apresentados os conceitos e a arquitetura da plataforma LEGO, ressaltando suas potencialidades e problemas, bem como uma análise detalhada de alguns de seus compiladores e outros softwares. Foi desenvolvido um protocolo de controle (ou de comandos), ou seja, uma ferramenta que permita que programas escritos em linguagem 'C' (executando em um PC), possam escrever nas saídas e ler as entradas de uma unidade de controle localizada no robô. É apresentado um estudo e análise do tempo de comunicação do referido protocolo de comandos. Foi desenvolvida uma ferramenta para determinação da localização atual do robô, composta por odometria e por um sistema de localização visual. Esta ferramenta usa medidas esparsas da localização absoluta dadas pelo sistema de localização visual, para corrigir o sistema de odometria do robô. Finalmente, foi implementada e testada uma segunda ferramenta de localização, a qual utiliza-se somente de um sistema de localização visual baseado em marcos. Como principais contribuições deste trabalho, podem ser citadas essas ferramentas desenvolvidas, os conhecimentos adquiridos e disponibilizados à comunidade, a partir das pesquisas realizadas no intuito de formalizar conceitos e metodologias para a linha LEGO de mini-robôs. Os conhecimentos, bem como as ferramentas estão sendo essenciais à realização de vários trabalhos e aplicações, tendo gerado publicações em eventos nacionais e internacionais de qualidade, além de uma publicação em revista nacional sobre o potencial e limitações da plataforma usada para os desenvolvimentos / Abstract: Autonomous mobile robots are hardware platforms with embedded processing power, which are able to take decisions, independently, in front of several situations imposed by the environment where they operate. They have been most used in research and education, allowing the development of applications, experiments and improvement of knowledge. Programming a robot to act in autonomous way generally involves the definition of predicate states, from which it can infer some action, regarding its possibilities and limitations, in order to give the best answer to the situation imposed by its environment. The development of tools for communication, control and navigation, the last inc1uding positioning, orientation and movements in the environment, becomes essential for a robot to realize missions in autonomous way in adverse environments, generally hostile, where mobility is an inherent necessity. In this context, the present work discusses and proposes computational tools for autonomous mobile robots, that can be used mainly in the context of multi-robots, inc1uding details of the implementations, experiments and tests. The concepts and the architecture of LEGO platform are presented standing out its potentialities and problems as well as a detailed analysis of some of its compilers and others softwares. A control (or commands) protocol was developed. That is, a tool that allows programs written in 'C' language running in a PC to write in the outputs and to read from the inputs of a control unit located in the robot. It is presented a study and analysis of the communication time of this commands protocol. A tool for determination of the actual localization of the robot was also developed, composed of odometry and of a visual localization system. This tool uses sparse measurements of the absolute localization given by the visual system to correct the odometry system of the robot. Finally, it was implemented and tested a second tool for localization, which uses a visual localization system based on landmarks. As main contributions of this work, we cite these developed tools and the knowledge acquired and made available to the community through the research carried with intention to formalize the concepts and methodologies of LEGO line mini-robots. The knowledge as well as the tools are being essential in the development of some works and applications, having generated publications in national and international events, besides a publication in a national magazine about the potential and limitations of the platform used for the developments / Mestrado / Mestre em Ciência da Computação

O presente trabalho é vinculado a duas áreas de grande pesquisa e enfoque na comunidade cientifica, a área de navegação de robôs móveis e a área de computação reconfigurável. Este trabalho tem como principal finalidade implementar uma técnica de mapeamento para o sistema de navegação de um robô móvel, em hardware reconfigurável, objetivando a melhora do desempenho na execução da técnica chamada mapeamento topológico, além de fornecer a capacidade de um sistema robótico poder-se auto reconfigurar em tempo real. Para que seja realizada esta tarefa, foram necessários pesquisas e estudos a estes dois assuntos, podendo ser encontrada uma explanação dos mesmos nos capítulos 3 e 4. O primeiro tema abordado foi o sistema de navegação de robôs móveis com análise inicial sobre as formas de navegação e mapeamento associadas com o estudo dos ambientes que serão realizadas as tarefas de navegação. O segundo tema abordado é sobre sistemas reconfiguráveis que tem como ênfase à construção, implementação, reconfiguração assim como os principais fabricantes. Depois de realizado todo o estudo inerente à pesquisa, anteriormente citado, é implementado um sistema de navegação de robôs móveis em um hardware reconfigurável utilizando o conjunto de ferramentas de desenvolvimento de hardwares reconfiguráveis da empresa chamada Altera.

O presente trabalho é vinculado a duas áreas de grande pesquisa e enfoque na comunidade cientifica, a área de navegação de robôs móveis e a área de computação reconfigurável. Este trabalho tem como principal finalidade implementar uma técnica de mapeamento para o sistema de navegação de um robô móvel, em hardware reconfigurável, objetivando a melhora do desempenho na execução da técnica chamada mapeamento topológico, além de fornecer a capacidade de um sistema robótico poder-se auto reconfigurar em tempo real. Para que seja realizada esta tarefa, foram necessários pesquisas e estudos a estes dois assuntos, podendo ser encontrada uma explanação dos mesmos nos capítulos 3 e 4. O primeiro tema abordado foi o sistema de navegação de robôs móveis com análise inicial sobre as formas de navegação e mapeamento associadas com o estudo dos ambientes que serão realizadas as tarefas de navegação. O segundo tema abordado é sobre sistemas reconfiguráveis que tem como ênfase à construção, implementação, reconfiguração assim como os principais fabricantes. Depois de realizado todo o estudo inerente à pesquisa, anteriormente citado, é implementado um sistema de navegação de robôs móveis em um hardware reconfigurável utilizando o conjunto de ferramentas de desenvolvimento de hardwares reconfiguráveis da empresa chamada Altera.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T04:15:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 279646.pdf: 1165986 bytes, checksum: d48b72a211e2a9aae500fa1920fd1754 (MD5) / As pesquisas em robótica móvel visam o estudo e o desenvolvimento de máquinas capazes de se locomover de forma autônoma ou semi-autônoma. Quando a locomoção se dá em ambientes ruidosos, não controlados ou desconhecidos, é necessário que o sistema de controle seja flexível para permitir a auto-adaptação, conforme se dá a interação do robô com o ambiente. Para tornar o sistema de controle de um robô móvel mais adaptável é necessário utilizar alguma técnica de aprendizado que permita que o sistema se modifique ao longo de sua execução. A robótica evolucionária objetiva o desenvolvimento de sistemas de controle adaptativos baseados em técnicas da computação evolucionária. A evolução embarcada faz com que o processo evolucionário ocorra sobre uma população de robôs móveis, isto é, acontece entre os indivíduos que fazem parte da população de robôs. Neste trabalho é apresentado o algoritmo da xPGD, uma Extensão do algoritmo da Programação Genética Distribuída, capaz de suportar a evolução do sistema de controle de uma população de robôs móveis. Também é apresentado o Sistema de Execução, Gerenciamento e Supervisão da xPGD (SEGS). Para avaliar o algoritmo da xPGD foram realizados três experimentos em ambientes simulados, que são: navegação livre de colisões, forageamento e empurrar uma caixa. A xPGD e o SEGS possuem, respectivamente, as seguintes características: i) estende o algoritmo da programação genética distribuída para suportar a evolução em uma população de robôs; ii) o processo evolucionário acontece de forma assíncrona entre os robôs da população; iii) é tolerante a falhas, pois permite a continuação do processo evolucionário mesmo que só reste um único robô na população de robôs; iv) guarda informações sobre os indivíduos mais aptos em memória; v) possui um ambiente de execução e gerenciamento independente do processo evolucionário.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T22:17:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 249956.pdf: 2388077 bytes, checksum: b3bf2c66f1c5f7a6667c231ec7a95080 (MD5) / Este trabalho trata da síntese de controladores para sistemas de visão 2D, multicritérios, por posicionamento, para um alvo móvel ou fixo, de uma câmera orientada num plano horizontal, montada sobre um robô móvel não-holonômico. A qualidade das informações fornecidas pelas câmera atuais possibilita a alimentação direta das malhas de controle com os dados visuais do ambiente. O modelo utilizado é o mesmo definido pelo formalismo de funções-tarefa, e utilizam a noção de torsor de iteração, permitindo assim ligar o movimento da câmera à variação dos índices visuais. O objetivo é propor leis de controle que permitam estabilizar a câmera através das informações bidimensionais vindas da imagem, levando em consideração as incertezas com relação à profundidade dos pontos do alvo, das restrições de visibilidade, e das limitações em amplitude das velocidades e acelerações da câmera. O método consiste em satisfazer uma condição de setor modificada, de tal forma que seja levada em conta a saturação da aceleração em malha fechada via um modelo politópico de incertezas. Desta forma são geradas condições construtivas sob a forma de Desigualdades Lineares Matriciais (LMIs). Deste modo, a resolução de problemas de otimização convexa permite maximizar a região de estabilidade associada, e determinar o ganho de realimentação de estados estabilizante. A técnica, primeiramente aplicada a um alvo fixo, é em seguida aplicada a um alvo móvel, considerando a velocidade desconhecida do alvo como uma perturbação limitada em energia. A seguir são apresentados vários resultados de simulação.

Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-01-22T13:19:32Z No. of bitstreams: 1 Protótipo de um Robô Móvel de Baixo Custo para uso Interdisciplinar em cursos superiores de Engen_0.pdf: 14279186 bytes, checksum: d37d30b93b1e424aa3133d4a879fa2bf (MD5) / Approved for entry into archive by Uillis de Assis Santos (uillis.assis@ufba.br) on 2016-02-15T21:27:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Protótipo de um Robô Móvel de Baixo Custo para uso Interdisciplinar em cursos superiores de Engen_0.pdf: 14279186 bytes, checksum: d37d30b93b1e424aa3133d4a879fa2bf (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-15T21:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Protótipo de um Robô Móvel de Baixo Custo para uso Interdisciplinar em cursos superiores de Engen_0.pdf: 14279186 bytes, checksum: d37d30b93b1e424aa3133d4a879fa2bf (MD5) / Atualmente é crescente o uso de novas tecnologias para auxiliar o processo de ensino e aprendizagem em diversas partes do mundo. Neste contexto a robótica educacional tem mostrado notáveis progressos em diversos contextos educacionais. Apesar da utilidade e da versatilidade dessa ferramenta educacional, ela ainda não é usada em larga escala em nosso país.O presente trabalho descreve o projeto e a implementação de um kit de robótica educacional de baixo custo voltado às universidades brasileiras, em especial,aos cursos de engenharia e computação. Para alcançar tais objetivos, foram realizados estudos comparativos entre diferentes kits robóticos comercializados no mercado no intuito de mensurar os custos associados e avaliar os recursos de hardware e software necessários ao desenvolvimento do projeto para uso efetivo em sala de aula. A análise deses requisitos norteou a concepção e o desenvolvimento do kit de robótica educacional denominado Tesla. Este trabalho fornece uma descrição completa de todos os componentes de hardware e software e um manual passo a passo acerca da construção e programação do robô Tesla.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2359_DissertacaoMestradoFlavioGarciaPereira.pdf: 1300795 bytes, checksum: f41976d75589785e2b4d760e330828a9 (MD5) Previous issue date: 2006-06-23 / Este trabalho trata da navegação de robôs móveis em ambientes semi-estruturados. Para isso, foram desenvolvidos controladores baseados na abordagem reativa. Os controladores implementados permitem que o robô navegue de forma segura entre dois pontos e por corredores, evitando os obstáculos que surgirem no seu caminho. São apresentados dois métodos de desvio de obstáculos, um tangencial e outro não tangencial. As informações sobre o ambiente de trabalho do robô são proporcionadas por um sensor de varredura laser instalado a bordo do robô móvel utilizado, o PIONEER 2-DX, da ActivMedia. Os controladores desenvolvidos são validados através de simulações e experimentos reais, sempre utilizando o robô móvel equipado com o sensor laser de varredura. Boa parte dos controladores aqui apresentados já foram apresentados em outros trabalhos, porém utilizando outros sensores para propiciar ao sistema de controle as informações sobre o ambiente. Neste sentido, a contribuição deste trabalho é explorar as vantagens de sua utilização com o sensor laser de varredura.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-02-09T03:16:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337440.pdf: 4264996 bytes, checksum: 70f324110d11cf54c66af8755abf73d4 (MD5) Previous issue date: 2015 / Em grupos de robôs móveis cooperativos, os chamados sistemas multi-robôs, a comunicação é um fator de extrema importância para a correta alocação e realização das tarefas. Essa comunicação é determinada diretamente pela disposição geográfica dos robôs uns em relação aos outros, a chamada topologia de comunicação. O controle da topologia de comunicação em um grupo de robôs permite que certas características da rede de comunicação sejam enfatizadas ou anuladas de acordo com a movimentação dos robôs que a compõem. Neste trabalho são apresentadas duas abordagens para controle de topologia em redes de robôs móveis, em função de quais propriedades dessas redes se deseja exaltar: o controle de topologia para a minimização da comunicação, que possibilita a redução do consumo de energia e da interferência causada pelos processos de comunicação; e o controle de topologia para a manutenção da conectividade, que garante condições para a não desconexão da rede, mesmo que esta esteja sob a influência de instabilidades. Através de um controle de conectividade baseado em consenso, a ação dos algoritmos de controle da topologia é aplicada aos robôs de maneira descentralizada, garantindo que as propriedades desejadas ocorram. São realizados simulações e testes com robôs reais, comprovando a eficiência dos algoritmos propostos em garantir as propriedades topológicas a eles associadas.<br> / Abstract : In cooperative robot systems, also known as multi-robot systems, the communication is an extremely important factor for the correct allocation and execution of the robot tasks. This communication is directly determined by the geographic position of the robots in relation each other, which is called communication topology. The topology control can be used to change aspects of the communication topology, allowing that some network characteristics are canceled or exalted, according with the robot's movement in the network. This work presents two approaches for topology control in mobile robot networks that ensure certain properties: the topology control for minimization of the communication, reducing the consumption of energy and the interference caused by radio communication; and the topology control for the connectivity maintenance, ensuring conditions for do not disconnection, even under unstable environments. Through of a connectivity control based on consensus, the action of topology control algorithms is applied to the robots in a decentralized way, ensuring the existence of the desired properties. Finally, are made simulations and tests with real robots, proving the efficiency of the proposed algorithms to ensure the functions assigned to them.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T13:07:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339483.pdf: 3226853 bytes, checksum: 507beaa085a551a98cab7f65de27159c (MD5) Previous issue date: 2015 / A falta de correção postural e de movimentação de pacientes acamados acarreta a eles e aos cuidadores uma série de complicações, inclusive quedas. A movimentação e a acomodação destes pacientes para exames regulares ou mesmo para a prática de atividades de higiene e alimentação também se tornam dificuldades. Escaras e complicações cardiovasculares são outros problemas que os acamados enfrentam devido à restrição da mobilidade. A solução aqui proposta é a utilização de um robô espacial atuado por cabos, o qual poderá ser facilmente manuseado e deslocado, proporcionando assim, maior autonomia e conforto aos pacientes necessitados e provocando significativas melhorias nas condições de trabalho dos profissionais da área da saúde. Os robôs atuados por cabos vêm despertando interesse nas últimas décadas e por serem estruturas paralelas são considerados descendentes da Plataforma de Stewart. A fim de apresentar o modelo do robô, a cinemática inversa analítica do mecanismo foi desenvolvida, obtendo assim o comprimento de cada cabo e as coordenadas do ponto de fixação de cada um à plataforma móvel, dada uma determinada posição e orientação. A partir destes da-dos foi possível analisar o modelo estático através do Método de Davies, a fim de avaliar os torques nos motores e as forças de tração nos cabos, fornecendo como variáveis de entrada algumas forças de interação com o meio que são conhecidas.<br> / Abstract: The lack of postural correction and handling of bedridden patients leads to a number of complications to themselves and to caregiver, including falls. The movement and accommodation of these patients for regular checkups or even to the practice of hygiene activities and eating also become difficulties. Scabs and cardiovascular complications are other problems that bedridden face due to restricted mobility. The solution proposed here is the use of a spatial cable-driven robot, which can be easily handled and moved around, thus providing greater autonomy and comfort to patients with needs and significant improvements in working conditions for health professionals. Robots actuated by cables have gained importance in recent decades and because they consist in parallel structures they are considered descendants of the Stewart Platform. In order to present the robot model, the mechanism?s analytical inverse kinematics has already been developed, thus obtaining the length of each cable and the attachment of each point on the mobile platform, given a certain posture and orientation. From these data it is possible to analyze the static model using the Davies method in order to evaluate the torque on the motors and tension in the cables.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T10:23:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 193797.pdf: 855541 bytes, checksum: a4775509878668845610b6413c989183 (MD5) / A utilização de robôs móveis autônomos em pesquisas de Inteligência Artificial despertou o interesse de muitos grupos ao redor do mundo. O futebol robótico transformou-se numa área de estudo capaz de congregar diversas outras. Trata-se de um campo riquíssimo para a pesquisa e o ensino. Neste trabalho apresentamos, inicialmente, capítulos introdutórios nas áreas que dão suporte ao tópico futebol robótico, como Sistemas Especialistas, Sistemas Multiagentes e Lógica Nebulosa. A seguir traçamos um histórico do desenvolvimento do tema futebol de robôs. Organizações, regras, categorias, tudo é apresentado e explicado com o objetivo de familiarizar o leitor. O núcleo da pesquisa é composto pela análise feita dos robôs móveis da plataforma EyeBot. Foram escritos programas com o objetivo de explorar todas as potencialidades, ou seja, todos os sub-sistemas do robô foram estudados e compreendidos. Também desenvolvemos um programa chamado Xcameraviewer capaz de enviar imagens do robô para uma estação de trabalho remota via enlace de rádio. A versão existente não contemplava sistemas Unices, apenas a plataforma MS-Windows. Outros experimentos foram feitos envolvendo, principalmente, a câmera embarcada do robô. Por fim, resultados e conclusões são apresentados a fim de direcionar futuros trabalhos nesta área.