Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T02:46:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 257465.pdf: 4929252 bytes, checksum: ee54a5c1a7705244da97c3320fbfcc60 (MD5) / Desde a década de 80 existem várias tentativas de criar a base funcional de hardware e software para sistemas de controle de robôs, baseados em um padrão aberto. Entretanto, somente a partir de 1990 é que realmente foram obtidos abrangência de resultados complementares. Dentre os principais trabalhos realizados de maneira unificada a partir de diversas universidades, centros de pesquisas e empresas advindas de diferentes continentes, têm-se o projeto OSACA que é uma iniciativa vinda da Europa. A outra proposta é o OMAC que tem origem nos Estados Unidos, e, por fim, a última abordagem é denominada OSEC, nascida no Japão. Mas, nenhuma delas chegou a um robô aberto. Em termos gerais, este trabalho pretende definir um modelo aberto para robôs que atenda a especificações rígidas de sistema aberto, respeite padrões internacionais de software e hardware, flexibilize as aplicações na área de robótica e permita, dessa forma, disseminar a utilização de robôs em áreas até então pouco exploradas. Para tal, foi definida uma especificação padrão de sistema aberto de modo a fornecer suporte para a implementação de sistemas de controle de robôs usando a filosofia de sistemas abertos. Assim, ao final deste trabalho é apresentado um modelo aberto para robôs, implementado e aplicado para demonstração do seu ineditismo.

[pt] O comportamento animal serviu de inspiração para o controle baseado por comportamento aplicado a robôs móveis autônomos. Este se baseia em diretivas simples, ou reações, separadas por camadas com respectivas prioridades. Quando agrupadas, estas diretivas conseguem executar as mais diversas e complexas funções no ambiente, tornando o controle em si uma tarefa segmentada, na qual se divide o objetivo principal em pequenos módulos chamados de comportamentos primários. Estes atuam independentes e, ao trabalharem de forma paralela resultam em comportamentos complexos capazes de realizar tarefas mais complexas, uma evolução do controle reativo. A lógica desta técnica torna mais simples a programação e organização das tarefas porque possui uma estrutura modular que permite a adição de novos sensores (novos comportamentos), sem grandes mudanças no código existente. Esta dissertação desenvolve e implementa a programação baseada em comportamento em robôs móveis autônomos com sensores óticos e ultrassônicos em um ambiente de simulação open source muito comum chamado Player/Stage e validada experimentalmente em 2 robôs autônomos. A arquitetura utilizada no processo de desenvolvimento das camadas comportamentais foi a arquitetura de esquemas motores em conjunto com a técnica de campos potenciais, originalmente idealizada por Ronald C. Arkin em 1998. Os resultados simulados e experimentais foram confrontados com métodos de programação clássica e comprovam todas as vantagens do controle baseado em comportamento. / [en] The animal behavior served as the inspiration for the behavior based control applied to autonomous mobile robots. This is based on simple directives, or reactions, separated by layers with their priorities. When combined, these directives can run the most diverse and complex functions in the environment, making the control itself a segmented task, which divides the main objective into small modules called primary behaviors. Those act independently and, when working in parallel, result in complex behaviors that are capable of executing more complex tasks, an evolution of reactive control. The logic from this technique makes it easy to program and organize robot controllers because it has a modular structure that allows the addition of new sensors (new behaviors) without major changes in the existing code. This thesis develops and implements a behavior based programming on autonomous mobile robots with optical and ultrasonic sensors in very common open source simulation software, called Player/Stage, and validates experimentally in 2 autonomous robots. The architecture used in the development of behavioral layers was the motor schema with potential fields, originally created by Ronald C. Arkin in 1998. The simulated and experimental results were confronted with classical methods of programming and proved all the benefits of behavior based control.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:06:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 317573.pdf: 7905885 bytes, checksum: 56ee398155c110cd734a9f9ab715b5a1 (MD5) Previous issue date: 2013 / O presente trabalho teve por finalidade elaborar os procedimentos para a soldagem robotizada pelo processo MIG/MAG de coletor de escapamento, fabricado a partir de chapas conformadas em aço inoxidável ferrítico. O material de base usado foi um aço inoxidável ferrítico AISI 441 com espessura de 1,8 mm, o material de adição utilizado foi arame eletrodo de aço inoxidável AWS ER 430Ti com diâmetro de 1,0 mm. Empregaram-se três tipos de gases de proteção, a saber: misturas de argônio com 4% de CO2, 15% de CO2 e 2% de O2. Os experimentos objetivaram determinar as condições de soldagem que produzem uma solda satisfatória, sob os aspectos de estabilidade do arco e de dimensões e geometria do cordão. Primeiro, foi realizada a deposição de cordões sobre chapa plana bead on plate de 60 x 150 mm de largura e comprimento, respectivamente, para estabelecer as melhores condições para obter um arco estável. Nesta etapa foram variados apenas os valores do arc trim (ajuste do comprimento do arco) e DBCP (distância bico de contato peça), mantendo-se as demais variáveis fixas. Em seguida, foram feitas soldagens na posição plana, em junta sobreposta, para determinar as condições que resultam em um cordão de geometria e tamanho satisfatórios. As seções transversais às soldas foram submetidas à análise microestrutural, metalografia quantitativa, medição de dureza e ensaios de corrosão intergranular. Nestes ensaios constatou-se, como esperado, que ao diminuir o valor de arc trim ocorre um aumento na velocidade do arame, o que diminui o comprimento e a tensão do arco. Ao utilizar uma maior DBCP, há um aumento significativo na tensão do arco. Os valores de microdureza não tiveram variação significativa nas três regiões que compõem a solda, ou seja, zona de fusão, ZAC (zona afetada pelo calor) e metal de base. Nas análises realizadas em relação ao tamanho de grão na região da ZAC, notou-se moderado crescimento de grão. As condições mais adequadas para a soldagem foram arc trim de -8, DBCP de 12 mm e gás de proteção Ar + 2% de O2. Com elas a soldagem transcorreu sem curtoscircuitos, e os cordões de solda obtidos tiveram aspecto uniforme e ficaram livres de descontinuidades.<br> / Abstract : The present work aims to develop MIG/MAG arc welding procedures for automated applications for lap joints in ferritic stainless steel used in automotive exhaust manifolds. The base material used was ferritic stainless steel type AISI 441 with a thickness of 1.8 mm and the filler material used was a wire AWS ER 430Ti stainless steel with a diameter of 1.0 mm. The tests were conducted using three different kinds of shielding gas: Argon with 4% CO2, Argon with 15% CO2 and Argon with 2% O2. The experiments were designed in order to determinate the welding conditions that produce the best arc stability, bead geometry and bead dimensions. To establish the best conditions for obtaining a stable arc, welding beads were deposited on flat steel sheet specimens (bead on plate) measuring 60 mm width and 150 mm length. In those tests, were varied only the values of the arc trim (arc length adjustment) and the CTWD (contact tip to work distance), keeping constant the other variables. Afterward, welds were made in the flat position in lap joint, in order to study the conditions which resulted in a satisfactory bead geometry and size. The welding cross sections were analyzed through metallographic tests, micro-hardness, intergranular corrosion tests and grain size measurements. It was verified, as expected, that by decreasing the value of arc trim there was an increase in the wire speed, which reduced the arc length. The microhardness values have not changed significantly in the three main regions of the weld, comprising the weld metal, or fusion zone, HAZ (Heat-affected zone) and the base metal. Analyses undertaken in the HAZ region revealed a moderate grain growth. The welding parameters that resulted in the best welding conditions were arc trim -8, DBCP 12 mm and shielding gas Argon with 2% O2. With this condition, the process was performed without short circuiting and the weld beads had uniform appearance and absence of discontinuities.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T16:15:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 221786.pdf: 8077246 bytes, checksum: 116ab0c3866a25bd0a6dbf195a10bcec (MD5) / Este trabalho explorou técnicas de inteligencia computacional, mais especificamente o uso de redes neurais artificiais no controle de posição e de força de um robô manipulador. Foi basicamente explorada a arquitetura de aprendizagempor retropropagação de erros na qual uma rede neural trabalha em paralelo com um controlador convencional. A vantagem

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T11:58:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 199709.pdf: 8077246 bytes, checksum: 116ab0c3866a25bd0a6dbf195a10bcec (MD5) / Este trabalho explorou técnicas de inteligencia computacional, mais especificamente o uso de redes neurais artificiais no controle de posição e de força de um robô manipulador. Foi basicamente explorada a arquitetura de aprendizagempor retropropagação de erros na qual uma rede neural trabalha em paralelo com um controlador convencional. A vantagem

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T16:07:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T02:08:29Z : No. of bitstreams: 1 142111.pdf: 8469843 bytes, checksum: 021dd70845137fcc3e8af6caf4ec17c8 (MD5)

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-19T02:22:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T01:58:46Z : No. of bitstreams: 1 140028.pdf: 7202346 bytes, checksum: bb82135dfaa81272197d0890d86b066a (MD5)

Made available in DSpace on 2015-04-09T12:28:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-07-31Bitstream added on 2015-04-09T12:47:37Z : No. of bitstreams: 1 000810915.pdf: 2651905 bytes, checksum: 5f40f91440ef3dd76689d6a06a4783d5 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Sistemas de Visão são amplamente empregados em aplicações relacionadas à Agricultura de Precisão. A capacidade de extrair grandes conjuntos de dados do ambiente e seus baixos custos de aquisição torna-os populares entre os diversos tipos de sensores existentes. Em algumas atividades, torna-se necessário aumentar o campo de visão da aplicação para aumentar o conhecimento sobre o ambiente. Sistemas Omnidirecionais Catadióptricos fornecem técnicas capazes de capturar imagens completas do ambiente utilizando a combinação de lentes e espelhos. Nesse trabalho, foi proposta a aplicação de um sistema catadióptrico, utilizando espelho hiperbólico, para realização do levantamento de informações de cenários naturais agrícolas. A imagem omnidirecional é tratada com técnicas de processamento de imagens e retificada, gerando uma nova imagem panorâmica. Então, seus quadrantes são extraídos, originando quatro novas imagens que representam lados de visão do veículo. Uma etapa de segmentação por cor foi proposta utilizando como base o algoritmo Otsu Threshold. Filtros foram aplicados para otimização dos resultados obtidos. No final do processo, foi possível visualizar as regiões de interesse de cada quadrante / Vision System is widely used in applications related to Precision Agriculture. The ability to extract large sets of data from the environment and its low acquisition costs makes them popular among different types of existing sensors. In some activities, becomes necessary to increase the field of view of the application to increase the knowledge about the environment. Omnidirectional Catadioptric System provide techniques to capture complete images of the environment using a combination of lenses and mirrors. This work aimed the application of a catadioptric system using hyperbolic mirror, to perform the survey information of agricultural natural scenery. The omnidirectional image is treated with techniques of image processing and rectified, creating a new panoramic image. Then, its quadrants are extracted, yielding four new images that represent the side view of the vehicle. A Step by color segmentation was proposed using as a basis the Otsu Threshold algorithm. Filters are applied to optimize the results. At the end of the process, it was possible to view the regions of interest in each quadrant

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:25:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-02. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:46:50Z : No. of bitstreams: 1 000845659.pdf: 1520527 bytes, checksum: 1392f882a0b143c7225dac78caa33eeb (MD5) / Com o objetivo de atingir a maior produtividade possível, a agricultura de precisão tenta utilizar as melhores técnicas da agricultura tradicional combinadas com equipamentos muito eficientes em suas funções específicas. No contexto da visão computacional, o desenvolvimento de um sistema autônomo de navegação voltado para ambientes agrícolas rurais e externos, possui, além das dificuldades encontradas em ambientes fechados e controlados, adversidades características, tais como terrenos irregulares e problemas com a iluminação não controlada. Com a utilização de visão estéreo para navegação em um ambiente externo agrícola é possível, por meio da geração do mapa de disparidades e da matriz de disparidade V, verificar através de qual profundidade uma área é navegável com apenas uma cena, e ainda mapear anteparos e deformações durante o trajeto. Com base nesse mapeamento dos objetos, pode-se então desenvolver uma navegação livre de possíveis obstáculos. O objetivo desse trabalho foi, considerando-se um ambiente externo agrícola, mapear os objetos da cena de acordo com a sua profundidade, de forma que possa ser identificado um caminho livre para a navegação. Experimentos foram realizados utilizando-se uma base de dados própria, contendo 5.379 imagens capturadas em forma de sequências de vídeo, todas representando o ambiente selecionado para testes. A metodologia desenvolvida apresentou uma taxa de acerto de aproximadamente 92%, com resultados calculados em tempo real, provando-se portanto, ser uma técnica eficiente para a navegação autônoma em ambientes agrícolas e externos / efficient equipments on its specific functions. Considering the context of computer vision, the development of an autonomous navigation system aimed to external rural farming environments, considers, besides the difficulties faced on closed and controlled environments, which can be targeted as irregular lands and problems with not controlled lighting. By using the stereo vision to perform the navigation in an external farming environment is possible, through the creation of the disparity map, and the v-disparity matrix, verify through what depth an area is possible to be navigated with just one scene and still map the obstacles and deflections along the way. Therefore, calculating the disparity map of the observed scene, it is possible, using the v-disparity matrix, map the objects in the scene according to their depth. Based on the mapping of the objects it is possible to perform a obstructions free navigation along all the way. The aim of this study is, considering an external agricultural environment, map the objects in the scene according to their depth making it possible to identify an obstruction free navigation path. Experiments were performed using an own database, composed of 5.379 pictures in video sequence form, all representing the test's environment. The developed methodology showed an accuracy rate of approximately 92%, with results calculated in real time, proving itself, as an efficient technique for autonomous navigation in agricultural and external areas

Orientador: Mario Luiz Tronco / Coorientador: Aparecido Nilceu Marana / Banca: Emerson Carlos Pedrino / Banca: Maurilio Boaventura / Resumo: Com o objetivo de atingir a maior produtividade possível, a agricultura de precisão tenta utilizar as melhores técnicas da agricultura tradicional combinadas com equipamentos muito eficientes em suas funções específicas. No contexto da visão computacional, o desenvolvimento de um sistema autônomo de navegação voltado para ambientes agrícolas rurais e externos, possui, além das dificuldades encontradas em ambientes fechados e controlados, adversidades características, tais como terrenos irregulares e problemas com a iluminação não controlada. Com a utilização de visão estéreo para navegação em um ambiente externo agrícola é possível, por meio da geração do mapa de disparidades e da matriz de disparidade "V", verificar através de qual profundidade uma área é navegável com apenas uma cena, e ainda mapear anteparos e deformações durante o trajeto. Com base nesse mapeamento dos objetos, pode-se então desenvolver uma navegação livre de possíveis obstáculos. O objetivo desse trabalho foi, considerando-se um ambiente externo agrícola, mapear os objetos da cena de acordo com a sua profundidade, de forma que possa ser identificado um caminho livre para a navegação. Experimentos foram realizados utilizando-se uma base de dados própria, contendo 5.379 imagens capturadas em forma de sequências de vídeo, todas representando o ambiente selecionado para testes. A metodologia desenvolvida apresentou uma taxa de acerto de aproximadamente 92%, com resultados calculados em tempo real, provando-se portanto, ser uma técnica eficiente para a navegação autônoma em ambientes agrícolas e externos / Abstract: efficient equipments on its specific functions. Considering the context of computer vision, the development of an autonomous navigation system aimed to external rural farming environments, considers, besides the difficulties faced on closed and controlled environments, which can be targeted as irregular lands and problems with not controlled lighting. By using the stereo vision to perform the navigation in an external farming environment is possible, through the creation of the disparity map, and the v-disparity matrix, verify through what depth an area is possible to be navigated with just one scene and still map the obstacles and deflections along the way. Therefore, calculating the disparity map of the observed scene, it is possible, using the v-disparity matrix, map the objects in the scene according to their depth. Based on the mapping of the objects it is possible to perform a obstructions free navigation along all the way. The aim of this study is, considering an external agricultural environment, map the objects in the scene according to their depth making it possible to identify an obstruction free navigation path. Experiments were performed using an own database, composed of 5.379 pictures in video sequence form, all representing the test's environment. The developed methodology showed an accuracy rate of approximately 92%, with results calculated in real time, proving itself, as an efficient technique for autonomous navigation in agricultural and external areas / Mestre