Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T10:47:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 199179.pdf: 1993464 bytes, checksum: b2572a082898b2bcbccbbe139da5040f (MD5) / Este trabalho traz uma série de contribuições à teoria de controle supervisório de Sistemas a Eventos Discretos (SEDs), particularmente ao controle hierárquico. No controle hierárquico de SEDs, a arquitetura de controle é decomposta em níveis hierarquicamente relacionados, cada um tratando de um aspecto distinto do problema de controle. Consistência hierárquica entre todos os pares de níveis consecutivos é o requisito fundamental para o funcionamento correto de uma hierarquia de controle. Apresenta-se uma nova classe de SEDs dotados de controle, chamados SEDs com marcação flexível, com o objetivo de se representar adequadamente os aspectos que surgem quando da abstração de um SED para o controle hierárquico. Propõe-se uma nova abordagem para o controle hierárquico de SEDs, baseada nos SEDs com marcação flexível, onde garante-se consistência hierárquica por construção e sem levar em conta nenhuma das condições impostas pelas outras abordagens da literatura. Na direção do tratamento de sistemas de maior porte e realistas, propõe-se um método fundamentado no raciocínio supor-garantir para construção da hierarquia de controle para SEDs compostos, que são sistemas formados por diversos subsistemas componentes. Uma ferramenta foi desenvolvida para implementação computacional dos modelos e algoritmos propostos. Aplicações baseadas em sistemas de controle reais são apresentadas: uma célula flexível de manufatura e um sistema de piloto automático para um automóvel.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação / Made available in DSpace on 2012-10-18T08:25:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T22:30:13Z : No. of bitstreams: 1 181316.pdf: 6479311 bytes, checksum: 7e563d21506f12fe2cea4cb589fe5f37 (MD5) / Este trabalho visa mostrar a existência de uma hierarquia nas redes neurais biológicas, como também, será apresentada uma alternativa para implementação de agentes autônomos. O sistema computacional está baseado nos comportamentos reflexivos, reativos e instintivos dos animais. Para gerar estes comportamentos em um agente autônomo foi criada uma estrutura hierarquia de redes neurais artificiais, onde as redes que compõem o nível de comportamentos reflexivos são do tipo diretas e as redes que compõem o nível de comportamentos reativos são do tipo recorrentes (com ciclo). Para o nível de comportamentos instintivos foi criado apenas um perceptron que tem a função de controlar a energia do agente autônomo. O nível de comportamentos reflexivos tem a função de detectar objetos, paredes e luz, assim como a função de locomover o agente autônomo. O nível de comportamentos reativos tem a função de controlar as redes do nível de comportamentos reflexivos, fazendo com que apenas um tipo de comportamento esteja ativo. A função desta hierarquia é controlar o AA, fazendo-o seguir paredes enquanto sua energia estiver boa e ir ao encontro de um ponto de energia quando sua energia estiver baixa.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T21:29:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T03:07:29Z : No. of bitstreams: 1 147347.pdf: 3587194 bytes, checksum: 88c7628409175da71f8d04705a597093 (MD5)

Orientador : Prof. Dr. Eduardo Todt / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa: Curitiba, 30/11/2016 / Inclui referências : f. 39 / Resumo: Para realizar a navegação de uma base robótica em um ambiente desconhecido, alguns mecanismos para detectar o posicionamento e a localização devem ser fornecidos a base. Quando a base está em processo de navegação e faz uso desses mecanismos, erros provenientes do ambiente e da base robótica são inseridos no sistema, resultando em um posicionamento errôneo. Uma forma de reduzir a amplitude dos erros é através de um modelo de calibração eficiente, capaz de identificar e estimar valores aceitáveis para as principais fontes de incerteza nos cálculos de odometria. Este trabalho de pesquisa apresenta um novo modelo de calibração comparável aos métodos clássicos conhecidos, mas que diferencia-se pela forma com que a calibração é realizada, sendo essa a principal limitação para conseguir incrementar os resultados com o método proposto. Ao fim do procedimento padrão proposto ser realizado, os resultados são equivalentes aos dos métodos clássicos conhecidos. Palavras-chave: UMBmark, Odometria, Calibração. / Abstract: In order to navigate a robotic base in an unfamiliar environment, some mechanism to detect positioning and location must be provided. When the robot is in the process of navigation and makes use of this mechanism, errors from the environment and the robotic base are inserted into the system, resulting in an erroneous positioning. One way to reduce the error amplitude is through an efficient calibration model, capable of identifying and estimating acceptable values for the main sources of uncertainty in odometry calculations. This work presents a new calibration model comparable to the classical methods known, but it is distinguished by the way in which the calibration is performed, being this the main limitation to be able to increase the results with the proposed method. At the end of the proposed standard procedure, the results are equivalent to those of the known classical methods. Keywords: UMBmark, Odometry, Calibration.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:34:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-05Bitstream added on 2014-06-13T20:06:00Z : No. of bitstreams: 1 nunes_lenp_dr_guara.pdf: 1711475 bytes, checksum: 1ea89d3a534a0a1530a9ef0a0ba7cb3e (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho trata da geração e otimização de trajetórias de um manipulador robótico planar (2D) de três graus de liberdade, num ambiente livre de obstáculos. Visto que a cinemática inversa de braços robóticos é um problema complexo que, em geral, geram múltiplas soluções, otimizam-se, aqui, estas soluções através de algoritmos genéticos (AGs). A função de avaliação do AG tem caráter multi-objetivo, de forma a minimizar os deslocamentos angulares e obter de forma precisa a posição da garra, usando funções desenvolvidas para o ambiente Matlab, tais como, GAOT e PLANMANT, devido a sua facilidade de programação e geração de gráficos. A seguir, foram obtidos resultados através de programa desenvolvido em linguagem C, utilizando a biblioteca GAUL, e tem-se avaliado o desempenho computacional de processamento. E finalmente, para a validação experimental deste estudo, tem-se implementado este procedimento em um manipulador robótico Robix RCS-6 de configuração similar ao modelo simulado. Os resultados mostram que o método implementado é eficiente, computacionalmente rápido e viável em aplicações reais. / This work treats of the generation and optimization of trajectories for a planar robotic manipulator (2D) of three degrees of freedom, in free environment obstacles. Since the inverse kinematics of robotic arms are a complex problem that, generally, generate multiple solutions, here are optimized these solutions through genetic algorithms (AGs). The evaluation function of the AG has multi-objective character which minimize the angular displacements and the positional errors, being used functions developed for the Matlab environment, such as, GAOT and PLANMANT, due its compliance of programming and graphics generation. Immediately, results were obtained through program developed in language C, using the GAUL library. The computational processing performance has been evaluated. And finally, for the experimental validation of this study, has been implemented this procedure in a robotic manipulator Robix RCS-6 of similar configuration to the simulated model. The results show that the implemented method is efficient, and computationally fast and viable in real applications. KEYWORDS: Robotic manipulator, Optimal trajectory, Inverse kinematics, Genetic algorithm.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-01-20Bitstream added on 2014-06-13T20:18:23Z : No. of bitstreams: 1 alves_jo_me_guara.pdf: 11106638 bytes, checksum: 0caf1a7b15eb9cf4286aae4b9e69f7e7 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho de pesquisa consiste no desenvolvimento, projeto e construção de um protótipo de equipamento assistivo motorizado disponibilizado em forma de acessório, capaz de proporcionar ao cadeirante maior liberdade de movimentação sem desgastes físicos. Trata-se de um equipamento eletro-mecânico com estrutura física simplificada e alta tecnologia eletrônica aplicada. É realizada uma pesquisa aprofundada sobre os diferentes modelos de equipamentos assistivos disponibilizados no mercado nacional, entre eles cadeira de rodas mecanomanuais e eletromecânicas e sistemas de tração para cadeira de rodas. Uma abordagem sobre tipos de motorização de corrente contínua se faz presente neste trabalho visando direcionar a escolha da melhor opção. O dimensionamento estrutural, assim como as opções de motorização analisadas durante o decorrer das pesquisas é apresentado de forma clara e objetiva. Por fim, a criação do protótipo em escala real e os testes realizados com o mesmo fornecem ao leitor as características dinâmicas do equipamento assistivo / The present research consists to develop, project and construct a prototype of a power assistive equipment available in the form of accessory, able to provide the wheelchair user more freedom of movement without physical exhaustion. This is an electromechanical equipment with simplified physical structure and high-tech electronics applied. It made a deep research into the different models of assistive devices available in the national business, including manual’s wheelchair and eletric´s wheelchair and electromechanical drive systems for wheelchairs. An approach on types of DC motor drive is present in this paper aiming to direct the choice of the best option. The structural design, as well as engine options examined during the course of the research is presented clearly and objectively. Finally, the creation of the prototype in full scale and the test drive provide the dynamic characteristics of the assistive equipament to the reader

[pt] O propósito da Visão Computacional consiste em permitir que um robô entenda o ambiente em que se situa a partir de informações visuais. O mundo no qual robôs se movem é tridimensional e dinâmico. Ele se altera em função do próprio movimento do robô e do movimento dos demais objetos. A presente dissertação descreve a implementação de sistema robótico autômato, que utiliza visão para alcançar objetivos predeterminados. Consiste, essencialmente, em um robô que carrega consigo uma câmera de vídeo. Esta câmera transmite as imagens capturadas, por rádio, para um microcomputador à distancia. Este microcomputador processa a imagem e retorna ao robô (também por rádio) os comandos referentes a que trajetória deve ser seguida. Este processo ocorre sucessivamente até alcançar-se o objetivo pré-determinado. A característica multidisciplinar do presente projeto de pesquisa reúne três áreas distintas do conhecimento, sendo elas, mecânica, eletrônica (linear e digital) e processamento digital de imagens. Descreve-se a implementação de cada área isoladamente e de que forma são integradas a fim de formar um sistema único. / [en] The aim of Computer Vision is to allow a robot to understand the surrounding environment, with acquired visual information as input. The environment in which the robot moves is three-dimensional and dynamic and modifies as a function of its own movement of surrounding objects. The presente dissertation describes an automaton robotic system which makes use of computer vision to achieve some predetermined goals. Essentially, it consists of a robot that carries a video camera. The camera transmits radio captured images to a remote micromputer. In turn, the microcomputer processes the image and sends the commands back to the robot, by radio, to indicate the path that should be followed. This process is repeated until the predetermined goal has been achieved. This multi-disciplinary project tackles three different research areas, mechanics, eletronics (linear and digital) and image processing. Each parte of the project is thouroughly described as is also the integration of ecah to form a sole system.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Odontologia / Made available in DSpace on 2012-10-17T20:28:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T17:42:26Z : No. of bitstreams: 1 181915.pdf: 5516530 bytes, checksum: f8091e7c6c2a1fd9f9df19e0c594b533 (MD5) / Muitas tarefas, em robótica, requerem uma efetiva interação do robô com o ambiente. Esta interação é caracterizada por uma força de contato, que precisa ser controlada. Nos últimos vinte anos, diversas leis de controle direcionadas a situações deste tipo foram propostas. Entretanto, somente algumas destas leis levam em conta perturbações externas e incertezas paramétricas do sistema. Por isso, neste trabalho, são propostos controladores robustos baseados em estrutura variável, que têm por objetivo controlar o movimento e a força de contato do efetuador final de robôs manipuladores, durante a realização de tarefas em ambientes passivos, mesmo na presença das perturbações e das incertezas mencionadas acima. Estudam-se controladores tanto para o robô rígido como para o robô de juntas flexíveis, em contato com ambientes cinemáticos, flexíveis e dinâmicos. Diversos resultados de simulação são apresentados, entre os quais uma comparação do controlador a estrutura variável com um controlador baseado em dinâmica inversa.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-18T05:07:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T23:54:07Z : No. of bitstreams: 1 181777.pdf: 6095490 bytes, checksum: 3bb482ac9f88644a1154c3af6900791f (MD5) / As arquiteturas de controle para robôs móveis ganham em consistência quando baseadas nos modelos biológicos. Seguindo este ponto de vista a etologia, ou o estudo do comportamento animal no meio ambiente, provê os parâmetros para a análise da atuação do robô, e as redes neurais artificiais, cujos princípios originam-se das redes neuronais (naturais), são os mecanismos internos responsáveis pelas manisfestações comportamentais.Conexões de tipos diferentes de redes neurais artificiais aumentam a complexidade dos comportamentos como indica a arquitetura neural hierárquica PiramidNet. O conjunto de módulos comportamentais pode incluir elementos reativos e deliberativos. Mapas ou modelos do mundo são importantes suportes para deliberação. Neste trabalho as redes auto-organizáveis de Kohonen são utilizadas para mapeamento do ambiente de robótica móvel. Os resultados indicam a boa qualidade dos mapas gerados.Conclui-se que a fusão de robótica reativa e robótica deliberativa alarga o horizonte para o projeto de novas arquiteturas de controle de robôs móveis, e que o estudo dos seres vivos uma estratégia de engenharia razoável nesta questão.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / Ingeniero Civil Electricista / Esta tesis presenta una investigación acerca de la destreza que tiene la mano, específicamente en su capacidad de realizar agarre y manipulación de objetos. Con la finalidad de imitar esta destreza, se busca desarrollar un modelamiento de la mano a partir de principios físicos y analogías fisiológicas, así como también de generar señales de actuación similares, emulando al sistema nervioso central del ser humano. El modelamiento del problema se basa en un objeto que es manipulado por dos dedos robóticos con yemas semi-esféricas y deformables. Para caracterizar el comportamiento del contacto entre las yemas y el objeto, se utilizan dos recientes modelos de deformación (modelo de Arimoto y modelo de Inoue & Hirai), los cuales permiten un mejor agarre del objeto a través de un área o superficie de contacto. Además, la forma semi-esférica de las yemas permite la existencia de un rodamiento entre las yemas y el objeto, propiedad trascendental en las diversas tareas de manipulación. En base al principio de superposición, el cual separa tareas complejas en diversas tareas simples, se diseñan estrategias de control que garantizan un agarre estable y manipulación del objeto. Luego, con el fin de preservar la pasividad en lazo cerrado ante cada una de estas tareas, se modifica la energía potencial del sistema de modo de garantizar la convergencia de las variables de control. Para el caso en que se tiene un movimiento planar (2D), tanto de los dedos como del objeto, se realiza un estudio de factores que tienen relevancia en el agarre y la manipulación, como es el caso de los grados de libertad del sistema, y el tamaño y la masa del objeto. Posteriormente, para el modelo de deformación de Arimoto, se propone una nueva ley de control para el agarre estable del objeto, que garantiza la convergencia de la fuerza de contacto a su valor deseado y que no considera la información del objeto (caso ciego), por lo que no es necesario contar con sensores externos, como es el caso de cámaras o sensores infrarrojos, para obtener el estado del objeto. Además, se proponen nuevos algoritmos de control ciegos para la manipulación del objeto (orientación y traslación), como también para el caso con gravedad. Adicionalmente, se diseñan nuevas estrategias de control para agarre estable y manipulación utilizando el modelo de deformación de Inoue & Hirai. A diferencia del modelo de Arimoto, este modelo de deformación considera más fenómenos físicos, como la deformación tangencial y la dependencia de la orientación relativa entre la yema y el objeto. Se muestran analogías entre los dos modelos, lo cual es de gran relevancia dependiendo si se busca un comportamiento general del sistema, o si se desea obtener una descripción más exacta de la deformación. Se extrapolan los desarrollos para el caso en que se tiene un movimiento tridimensional del dedo pulgar con la modelación de Arimoto, teniendo especial cuidado en modelar las restricciones de rodamiento y los movimientos del objeto. Ante esto, es posible imponer objetivos de control en diferentes ángulos mediante nuevos algoritmos de control ciegos, manteniendo una estructura similar a las estrategias diseñadas para el caso 2D. Finalmente, se verifica el desempeño de las leyes propuestas mediante simulaciones numéricas. Los resultados obtenidos en los casos estudiados comprueban los desempeños previstos teóricamente, especialmente los referidos a la estabilidad del sistema y a la convergencia de las variables de control.