Planejamento de movimento tem o propósito de determinar quais movimentos o robô deve realizar para que alcance posições ou configurações desejadas no ambiente sem que ocorram colisões com obstáculos. É comum na robótica móvel simplificar o planejamento de movimento representando o robô pelas coordenadas do seu centro e desconsiderando qualquer restrição cinemática e dinâmica de movimento. Entretanto, a maioria dos robôs móveis possuem restrições cinemáticas não-holonômicas, e para algumas tarefas e robôs, é importante considerar tais restrições juntamente com o modelo dinâmico do robô na tarefa de planejamento. Assim é possível determinar um caminho que possa ser de fato seguido pelo robô. Nesse trabalho é proposto um método de planejamento cinemático-dinâmico que permite planejar trajetórias para robôs móveis usando malhas de estados. Essa abordagem considera a cinemática e a dinâmica do robô para gerar trajetórias possíveis de serem executadas e livre de colisões com obstáculos. Quando obstáculos não representados no mapa são detectados pelos sensores do robô, uma nova trajetória é gerada para desviar desses obstáculos. O planejamento de movimento utilizando malhas de estados foi associado a um algoritmo de desvio de obstáculos baseado no método da janela dinâmica (DWA). Esse método é responsável pelo controle de seguimento de trajetória, garantindo a segurança na realização da tarefa durante a navegação. As trajetórias planejadas foram executadas em duas plataformas distintas. Essas plataformas foram utilizadas em tarefas de navegação em ambientes simulados interno e externo e em ambientes reais. Para navegação em ambientes internos utilizou-se o robô móvel Pioneer 3AT e para navegação em ambientes externos utilizou-se o veículo autônomo elétrico CaRINA 1 que está sendo desenvolvido no ICMC-USP com apoio do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Sistemas Embarcados Críticos (INCT-SEC). / Motion planning aims to determine which movements the robot must accomplish to reach a desired position or configuration in the environment without the occurrence of collisions with obstacles. It is common in mobile robotics to simplify the motion planning representing the robot by the coordinates of its center of gravity and ignoring any kinematic and dynamic constraint motion. However, most mobile robots have non-holonomic kinematic constraints, and for some tasks and robots, it is important to consider these constraints together with the dynamic model of the robot in task planning. Thus it is possible to determine a path that can actually be followed by the robot. Here we propose a method for kinematic-dynamic path planning using lattice states. This approach considers the kinematic and dynamic of the robot to generate generate feasible trajectories free of collisions with obstacles. When obstacles not represented on the map are detected by the sensors of the robot, a new trajectory is generated to avoid these obstacles. The motion planning using lattice state was associated with an obstacle avoidance algorithm based on the dynamic window approach (DWA). This method is responsible for trajectory tracking to ensure safety in navigation tasks. This method was applied in two distinct platforms. These platforms were used for navigation tasks in both indoor and outdoor simulated environments, as well as, in real environments. For navigation in indoor environments we used a Pioneer 3AT robot and for outdoor navigation we used the autonomous electric vehicle CaRINA1 being developed at ICMC-USP with support National Institute of Science and Technology in Critical Embedded Systems (INCT-SEC).

Neste trabalho são analisados dados experimentais do canal de reação p ! K+0 no intervalo de energias, 1, 0 E < 3, 6GeV (1, 66 W < 2, 76GeV ), para o fóton incidente. Os dados foram tomados durante o experimento G10 na sala-B do Thomas Jefferson National Accelerator Facility (JLab). Na sala-B está localizado o detector espectrômetro CLAS que utiliza um sistema de fótons monitorados aumentando consideravelmente a acurácia na determinação do fóton que gerou um evento no alvo de hidrogênio líquido. Neste estudo foram utilizados dois métodos de análise diferentes, um por meio do ajuste cinemático e o outro através da subtração de fundo somente. O ajuste cinemático procura levar em conta aspectos cinemáticos da reação na seleção dos dados, usando para isso ferramentas estatísticas. Já o método de subtração de fundos separa a região de interesse através de cortes lineares de algumas grandezas relevantes. Com isso, foi obtida a seção de choque diferencial em todo intervalo de energias do fóton incidente e em ângulos cos(CM K+ ) variando de -0.9 a 0.9. A secção de choque total, tot(W) , calculada por meio da análise de ondas parciais mostrou que os resutados encontrados são compatíveis aos dados do SAPHIR, indicando que não há evidências da ressonância P13. / This work analyzed the experimental data for the reaction p ! K+0 with incident photon energy of, 1.0 E < 3.6GeV (1, 66 W < 2, 76GeV ). The data were taken during the G10 experiment in Hall-B of the Thomas Jefferson National Accelerator Facility (JLab). In Hall-B is located the CLAS detector spectrometer that uses a system of tagged photons increasing the accuracy in the determination of the photon that generated an event in the target of liquid hydrogen. This study used two different methods of analysis: the kinematic fit and the method of background subtraction. The kinematic fit takes into account kinematic aspects of the reaction in the selection of data, using statistical tools. In the other hand, the subtraction method to separate the background in the region of interest through linear cuts of some relevant quantities. Following it, was obtained the differential cross section in the range of energies of the incident photons and at an angles cos(CM K+ ) ranging from -0.9 to 0.9. The total cross section, tot(W), calculated through Partial Wave analysis, shows that the results are consistent with SAPHIR data, indicating no evidences of P13 resonance.

Planejamento de movimento tem o propósito de determinar quais movimentos o robô deve realizar para que alcance posições ou configurações desejadas no ambiente sem que ocorram colisões com obstáculos. É comum na robótica móvel simplificar o planejamento de movimento representando o robô pelas coordenadas do seu centro e desconsiderando qualquer restrição cinemática e dinâmica de movimento. Entretanto, a maioria dos robôs móveis possuem restrições cinemáticas não-holonômicas, e para algumas tarefas e robôs, é importante considerar tais restrições juntamente com o modelo dinâmico do robô na tarefa de planejamento. Assim é possível determinar um caminho que possa ser de fato seguido pelo robô. Nesse trabalho é proposto um método de planejamento cinemático-dinâmico que permite planejar trajetórias para robôs móveis usando malhas de estados. Essa abordagem considera a cinemática e a dinâmica do robô para gerar trajetórias possíveis de serem executadas e livre de colisões com obstáculos. Quando obstáculos não representados no mapa são detectados pelos sensores do robô, uma nova trajetória é gerada para desviar desses obstáculos. O planejamento de movimento utilizando malhas de estados foi associado a um algoritmo de desvio de obstáculos baseado no método da janela dinâmica (DWA). Esse método é responsável pelo controle de seguimento de trajetória, garantindo a segurança na realização da tarefa durante a navegação. As trajetórias planejadas foram executadas em duas plataformas distintas. Essas plataformas foram utilizadas em tarefas de navegação em ambientes simulados interno e externo e em ambientes reais. Para navegação em ambientes internos utilizou-se o robô móvel Pioneer 3AT e para navegação em ambientes externos utilizou-se o veículo autônomo elétrico CaRINA 1 que está sendo desenvolvido no ICMC-USP com apoio do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Sistemas Embarcados Críticos (INCT-SEC). / Motion planning aims to determine which movements the robot must accomplish to reach a desired position or configuration in the environment without the occurrence of collisions with obstacles. It is common in mobile robotics to simplify the motion planning representing the robot by the coordinates of its center of gravity and ignoring any kinematic and dynamic constraint motion. However, most mobile robots have non-holonomic kinematic constraints, and for some tasks and robots, it is important to consider these constraints together with the dynamic model of the robot in task planning. Thus it is possible to determine a path that can actually be followed by the robot. Here we propose a method for kinematic-dynamic path planning using lattice states. This approach considers the kinematic and dynamic of the robot to generate generate feasible trajectories free of collisions with obstacles. When obstacles not represented on the map are detected by the sensors of the robot, a new trajectory is generated to avoid these obstacles. The motion planning using lattice state was associated with an obstacle avoidance algorithm based on the dynamic window approach (DWA). This method is responsible for trajectory tracking to ensure safety in navigation tasks. This method was applied in two distinct platforms. These platforms were used for navigation tasks in both indoor and outdoor simulated environments, as well as, in real environments. For navigation in indoor environments we used a Pioneer 3AT robot and for outdoor navigation we used the autonomous electric vehicle CaRINA1 being developed at ICMC-USP with support National Institute of Science and Technology in Critical Embedded Systems (INCT-SEC).

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-07-29Bitstream added on 2014-06-13T20:29:15Z : No. of bitstreams: 1 santiago_prp_me_rcla.pdf: 3425550 bytes, checksum: a0a50357f1a0683f95e5172e6c8be332 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / O objetivo desta pesquisa foi comparar os padrões cinemáticos dos membros inferiores, durante chutes com a parte medial do pé, realizados por 14 praticantes jogadores, de futebol sendo 7 de nacionalidade brasileira e 7 de japonesa. Cada participante realizou 15 chutes a gol, simulando uma cobrança de falta com barreira. Esses chutes foram filmados por 4 câmeras digitais, focalizando o membro de chute e de apoio dos participantes, nos quais foram colocados 5 marcadores passivos, nos pontos anatômicos de interesse, definindo, assim, os segmentos coxa, perna e pé. Os dados tridimensionais foram obtidos através de procedimentos de cinemetria. Em seguida, estes foram suavizados e realizou-se a projeção estereográfica dos vetores normalizados, obtendo-se, assim, curvas no plano que descrevem a movimentação dos segmentos, durante a execução do chute ao longo do tempo. Realizou-se o cálculo de uma curva média para as 15 curvas da projeção estereográfica de cada segmento (coxa, perna e pé) do membro de chute e apoio para cada um dos 14 participantes. Através das curvas médias de cada um, aplicou-se a análise por cluster, para cada segmento isoladamente, entre todas as curvas médias projetadas, a cada instante de tempo. Neste caso, foram definidos dois grupos e identificados em quais partes do ciclo do movimento houve uma separação em função do país do qual o participante era oriundo. Através dos resultados obtidos concluiu-se que o comportamento dos segmentos inferiores entre os grupos estudados (brasileiros e japoneses) apresentaram padrões cinemáticos semelhantes. Com relação ao acerto dos chutes, verificou-se que os comportamentos dos segmentos inferiores entre os chutes acertaram e os imprecisos apresentaram padrões cinemáticos semelhantes. Deste modo, não foram encontradas relações entre os chutes que acertaram o alvo e os chutes que não acertaram o alvo. / The purpose of this research has been to compare the kinematics patterns of the lower limbs during kicks with the medial part of the foot (pass kicks), performed by soccer practitioners of both Brazilian and Japanese nationalities. Each one performed 15 goal kicks, simulating a foul kick with a barrier. These kicks were registered in films, by 4 digital cameras, focusing the kick and the participantsþ support limbs, in which 5 passive markers were placed in the anatomical spots of interest, thus identifying the thigh, leg and foot segments. The 3D data were obtained through the kinemetry processes. Then, data were smoothed, and finally, a stereographic projection of normalized vectors was accomplished, producing curves in a plan, which described the placement frame by body segments during the kick. The average curve among each participant þs 15 curves was estimated. Through the average curves, a cluster analysis for each segment among all the projected average curves was applied separately, at every moment. In this case, two groups were defined and identified in order to be studied, and parts of the movement cycle in which there had been a separation were considered, due to the participant þs nationality. Through the results it was concluded that the behavior of the lower limbs between the groups -Brazilian X Japanese- presented a similar kinematic pattern. In relation to precision, two situations were presented. The first one, in which the kicks were precise, and the second one, in which they weren't. It was observed that the limb behavior in these two situations also presented similar kinematic patterns. Therefore, no relationship could be found between those kicks which hit the target, and the ones which didn't.

Neste trabalho são analisados dados experimentais do canal de reação p ! K+0 no intervalo de energias, 1, 0 E < 3, 6GeV (1, 66 W < 2, 76GeV ), para o fóton incidente. Os dados foram tomados durante o experimento G10 na sala-B do Thomas Jefferson National Accelerator Facility (JLab). Na sala-B está localizado o detector espectrômetro CLAS que utiliza um sistema de fótons monitorados aumentando consideravelmente a acurácia na determinação do fóton que gerou um evento no alvo de hidrogênio líquido. Neste estudo foram utilizados dois métodos de análise diferentes, um por meio do ajuste cinemático e o outro através da subtração de fundo somente. O ajuste cinemático procura levar em conta aspectos cinemáticos da reação na seleção dos dados, usando para isso ferramentas estatísticas. Já o método de subtração de fundos separa a região de interesse através de cortes lineares de algumas grandezas relevantes. Com isso, foi obtida a seção de choque diferencial em todo intervalo de energias do fóton incidente e em ângulos cos(CM K+ ) variando de -0.9 a 0.9. A secção de choque total, tot(W) , calculada por meio da análise de ondas parciais mostrou que os resutados encontrados são compatíveis aos dados do SAPHIR, indicando que não há evidências da ressonância P13. / This work analyzed the experimental data for the reaction p ! K+0 with incident photon energy of, 1.0 E < 3.6GeV (1, 66 W < 2, 76GeV ). The data were taken during the G10 experiment in Hall-B of the Thomas Jefferson National Accelerator Facility (JLab). In Hall-B is located the CLAS detector spectrometer that uses a system of tagged photons increasing the accuracy in the determination of the photon that generated an event in the target of liquid hydrogen. This study used two different methods of analysis: the kinematic fit and the method of background subtraction. The kinematic fit takes into account kinematic aspects of the reaction in the selection of data, using statistical tools. In the other hand, the subtraction method to separate the background in the region of interest through linear cuts of some relevant quantities. Following it, was obtained the differential cross section in the range of energies of the incident photons and at an angles cos(CM K+ ) ranging from -0.9 to 0.9. The total cross section, tot(W), calculated through Partial Wave analysis, shows that the results are consistent with SAPHIR data, indicating no evidences of P13 resonance.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:08:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao - Fernando Goncalves Abadia.pdf: 2172647 bytes, checksum: 521c16d1c14b335efd25247e9a66c082 (MD5) Previous issue date: 2010-04-19 / Rehabilitation robotics involves the development of active devices for various processes in the health field. In the rehabilitation case, it replace the physical assistance by a robotic device, under the supervision of the therapist. According to some authors, there is much evidence that repetitive movements can help in the rehabilitation of stroke patients. Therefore, there is feasibility of building a low cost robotic manipulator of an anthropomorphic arm with few degrees of freedom in the rehabilitation of patients in early brain injury phase (muscle hypotony phase). The objective of the study outlined here is to determine, through simulation, the appropriate kinematic of an anthropomorphic robotic manipulator that best approximate the functional movements to be relearned by stroke patients. The kinemetry was the method used to measure the characteristics of these movements. The data acquisition was performed from three subjects who performed the movements of combing hair, drinking from cup, bring it to his mouth and waving, greeting movement. These data were compared with the direct and inverse kinematics of the simulated manipulator in MatLab environment. The results showed that, despite the limitations of movements, the simulated manipulator is feasible for rehabilitation of patients who are in the initial phase of stroke, with a low cost of implementation. / A reabilitação robótica é uma ciência que permite o desenvolvimento de dispositivos ativos para vários processos no campo da saúde. No caso da reabilitação, substitui a assistência física por um dispositivo robótico, sob a supervisão do terapeuta. Segundo alguns autores, há muitas evidências de que os movimentos repetitivos podem ajudar na reabilitação de pacientes vítimas de choques traumáticos ou de acidente vascular encefálico - AVE. Nesta perspectiva há viabilidade de se construir um manipulador robótico de um braço antropomórfico com poucos graus de liberdade na reabilitação dos pacientes na fase inicial do AVE (fase de hipotonia muscular) visando baixos custos. Neste aspecto, o objetivo do presente projeto é determinar, por meio de simulação, as apropriadas modelagens da cinemática de um manipulador robótico de um braço antropomórfico que melhor se aproximem dos movimentos funcionais a fim de serem reaprendidos pelos pacientes. A cinemetria foi o método utilizado para avaliar as características cinemáticas destes movimentos, a partir da coleta de dados realizada com uma amostra constituída por três sujeitos, que realizaram os movimentos de pentear os cabelos, pegar um copo e levá-lo à boca e acenar cumprimentando. Estes dados foram comparados à cinemática direta e inversa do manipulador simulado em ambiente MatLab. Os resultados mostraram que, apesar das limitações dos movimentos, o manipulador simulado é viável para reabilitação de pacientes que se encontram na fase inicial do AVE, apresentando um baixo custo de implementação.

Made available in DSpace on 2017-07-21T14:19:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Idomar Cerutti.pdf: 3056980 bytes, checksum: 1f558a41e8107db9e91550dc01470a55 (MD5) Previous issue date: 2012-07-23 / The use of geo-referenced information in precision farming has increased greatly in the last decade. Furthermore, the decrease in the cost of GPS reception equipment has made possible their use by people who did not previously have access to this technology. This research aims to evaluate the precision and accuracy of the GPS receptor model Gstar GS-87, to understand its applicability for information systems embedded in agricultural systems. This research is part of the Agrobot project, which is being developed at the Laboratory of Automation and Control, State University of Ponta Grossa. An embedded computer Friendly ARM, model Mini6410 was used, with operating system Linux version 2.6.38. Static absolute surveys were conducted at three geodesic marks: Castro (96005), UEPG Campus (91643) and Pilar UFPR 1000.Several kinematic surveys were also carried out to compare the GPS coordinates collected by GPS receptor Gstar GS-87, with data collected by Geodetic GPS receptor Leica GX-1230. The static surveys from this research show that the GS-87 demonstrated a dimensional accuracy of +/- 8.19 m, with standard deviation of 11.43 m, and bi-dimensional accuracy +/- 13.78 m with a standard deviation of 14.26 m. In relation to kinematic surveying the receiver had an accuracy of +/- 3.70 m with a standard deviation of 1.88 m. A time difference of 15 sec between the data collected for both receptors was observed. Also was observed that the GPS receptor Gstar GS-87 recorded changes of coordinates properly when it was on the move with a speed equal to or greater than 9 km/h. It can be argued that the GPS receiver Gstar GS-87 can be used in an embedded information system, where the need for precision and accuracy are consistent with the data presented in this study. / O uso de informações georreferenciadas na agricultura de precisão tem crescido muito na última década. Além disso, o decréscimo do custo dos equipamentos de recepção GPS tem tornado possível o seu uso por produtores agrícolas que estavam distantes de tal tecnologia. Esta pesquisa objetiva avaliar a precisão e acurácia de receptor GPS modelo Gstar GS-87, para compreender sua aplicabilidade em sistemas de informação embarcado com sistema agrícolas. A pesquisa é parte do projeto Agrobot, que está sendo desenvolvido no Laboratório de Automação e Controle da Universidade Estadual de Ponta Grossa. Foi utilizado computador embarcado Friendly ARM modelo Mini6410, com sistema operacional Linux versão 2.6.38. Foram realizados três levantamentos absolutos estáticos nos marcos geodésicos Castro (96005), UEPG Campus (91643) e UFPR Pilar 1000, bem como diversos levantamentos absolutos cinemáticos para comparar as coordenadas coletadas pelo receptor GPS Gstar GS-87, com os dados coletados pelo receptor GPS geodésico Leica GX-1230. Como resultado da pesquisa, em levantamentos absolutos estáticos, pode-se afirmar que o receptor apresenta acurácia idimensional de +/-8,19 m, com desvio padrão de 11,43 m e precisão bidimensional +/- 13,78 m com desvio padrão de 14,26 m. Em levantamentos absolutos cinemáticos o receptor tem uma precisão de +/- 3,70 m, com desvio padrão de 1,88 m. Também se observou uma diferença de tempo de 15 seg entre os dados coletados por ambos os receptores. Ainda foi observado que o receptor GPS Gstar GS-87 registrava adequadamente alterações de coordenadas quando estava em deslocamento com velocidade igual ou superior a 9 km/h. É possível afirmar que o receptor GPS Gstar GS-87 pode ser utilizado em sistemas de informação embarcado, onde a necessidade de precisão e acurácia sejam compatíveis com os dados apresentados nesta pesquisa.

El control de robots manipuladores tiene por objeto mejorar la calidad, productividad y funcionalidad de dichos sistemas industriales. Para ello, se hace necesario que el diseño de los métodos de control tengan en cuenta el carácter no lineal de la dinámica de estos sistemas. Por este motivo la presente tesis se centra en el control no lineal de sistemas robotizados, por lo tanto se aborda el modelado dinámico de robots y el desarrollo de controladores dinámicos así como su implementación en entornos de tiempo real. Por una parte, se desarrolla el modelo dinámico de un robot manipulador a partir de las ecuaciones de la dinámica de acuerdo al formalismo de Gibbs-Appell. Para ello, se asume el robot constituido por barras rígidas y pares ideales. Este algoritmo está formulado de una forma recursiva logrando por ello un coste computacional lineal, que permite desarrollar aplicaciones de tiempo real. Además se tiene en cuenta que los algoritmos de resolución del modelo dinámico necesitan conocer de forma fiable los parámetros físicos del robot, por lo que se tienen que desarrollar procedimientos para poder utilizar un conjunto de parámetros base identificados tanto en el Problema Dinámico como a la hora de construir la ecuación del movimiento del robot. Por otra parte, a partir del modelo del robot se aborda el control dinámico de éste. Los controladores de movimiento desarrollados son controladores basados en el modelo del robot, es decir, aquellos que tienen en cuenta la descripción no lineal del sistema robotizado. De todos los posibles controladores de esta clase que existen, nos centramos en dos tipos, los controladores por dinámica inversa y los controladores basados en pasividad. Los primeros alcanzan el objetivo de seguimiento de trayectoria mediante la linealización por realimentación de la dinámica no lineal del robot. El segundo grupo modifica la energía mecánica del sistema con el fin de alcanzar el objetivo de control. / Rosillo Guerrero, N. (2009). Estudio e implementación de controladores dinámicos de robots industriales en tiempo real [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/6121 / Palancia