[pt] Músculos artificiais são versáteis para o projeto de atuadores pois, assim como os músculos naturais, podem ter pequenas dimensões ou serem agrupados para alcançar maiores dimensões. A capacidade do músculo de permitir a construção de atuadores sem partes móveis permite uma grande economia de energia, evitando atritos por deslizamento, menor desgaste, e baixos ruídos.Músculos artificiais são usados para desenvolver atuadores contínuos ou binários, utilizando diversos tipos de configurações para aproveitar ao máximo as vantagens que oferecem estes materiais. Músculos artificiais eletrostrictivos, acionados por altas tensões, já estão sendo utilizados em aplicações comerciais. Circuitos eletrônicos estão sendo projetados para trabalhar com altas tensões elétricas e interagir com estes tipos de músculos. Diversos tipos de material estão sendo avaliados para a implementação destes músculos.Este trabalho visa desenvolver um atuador de configuração cilíndrica de acionamento elétrico, por efeito capacitivo. O atuador é acionado por 3 músculos artificiais em configuração paralela, construídos a partir do elastômero acrílico VHB4905, o qual possui características visco-elásticas e baixo custo de produção. São analisados distintos modelos constitutivos dos músculos, baseados em molas e amortecedores em série e em paralelo.São desenvolvidos métodos de calibragem para calcular os parâmetros dos modelos matemáticos dos músculos a partir de dados obtidos em laboratório. Um método de medição baseado em processamento de imagens e teoria de visão estéreo, desenvolvido especificamente para este trabalho, permite que a posição da extremidade do atuador seja medida de forma não-invasiva, sem interferir em seu movimento, e sem a necessidade de colocar sensores ou instrumentos de medição. Os resultados mostram que os modelos matemáticos são eficientes para descrever o comportamento do atuador. / [en] Artificial muscles are versatile for the actuator projects, because, as well as the natural muscles, they can have small dimensions or they are grouped to obtain big dimensions. Muscle capacity to allow construction of actuators without movable parts allows great economy of energy, avoiding attritions for sliding, lessening waste, and reducing noise.Artificial muscles are used to develop continuous or binary actuators, using different types of configurations to take advantage to the benefit that offer these materials. Eletrostrictive artificial muscles, worked by high tensions, are already being used in commercial applications. Electronic circuits are being projected to work with high electric tensions and to interact with these types of muscles. Many types of materials are being evaluated for the implementation of these muscles.This work looks for to develop a cylindrical configuration actuator of electric activation, for capacitive effect. The actuator is activated by 3 artificial muscles in parallel configuration, built starting from the acrylic elastomer VHB4905, which possesses viscouselastic characteristics and low production cost. Different models of the muscles are analyzed, based on springs and shock absorbers in series and parallel.Calibrate methods are developed to calculate parameters of the mathematical models of the muscles starting from data obtained at laboratory. Measurement method based on processing of images and theory of stereo vision, specifically developed for this work, allows no-invasive measurement of the actuator’s extremity, without interfering in actuator’s movement, and without the need to put sensor or measurement instruments. The results show that mathematical models are efficient to describe the behavior of the actuator.

Este projeto consiste no desenvolvimento de um sistema para auto-localização e construção de mapas de ambiente para robôs móveis em um ambiente estruturado, ou seja, que pode ser descrito através de primitivas geométricas. O mapa é construído a partir da reconstrução de imagens adquiridas por um sistema de visão omnidirecional estéreo baseado em um espelho duplo de perfil hiperbólico. A partir de uma única imagem obtida, utilizandose algoritmos de visão estéreo, realiza-se a reconstrução tridimensional do ambiente em torno do robô e, assim, obtêm-se as distâncias de objetos presentes no ambiente ao sistema de visão. A partir da correspondência da reconstrução de várias imagens tomadas em diferentes posições cria-se o mapa do ambiente. Além do mapa global do ambiente o sistema também realiza o cálculo da localização do robô no ambiente utilizando informações obtidas na correspondência da reconstrução da seqüência de imagens e a odometria do robô. O sistema de construção de mapas de ambiente e auto-localização do robô é testado em um ambiente virtual e um ambiente real. Os resultados obtidos tanto na construção do mapa global do ambiente, como na localização do robô, mostram que o sistema é capaz de obter informação com a acuracidade necessária para permitir a sua utilização para navegação de robôs móveis. O tempo computacional necessário para reconstruir as imagens, calcular a posição do robô e criar o mapa global do ambiente possibilita que o sistema desenvolvido seja usado em uma aplicação que necessite da geração do mapa global em um intervalo de tempo na ordem de poucos segundos. Ressalta-se que este projeto teve como ponto de partida um projeto de iniciação científica financiado pela FAPESP. Esse trabalho de iniciação científica foi publicado na forma de um trabalho de conclusão de curso (Oliveira, 2005). / This project aims the development of a system for self localization and environment map building for mobile robots in a structured environment. The map is built from images acquired by an omnidirectional stereo system with a hyperbolic double lobed mirror. From a single acquired image, using stereo vision algorithms, the environment around the robot is tridimensionally reconstruct and the distances of objects in the environment from the system are calculated. From the matching of several reconstructed environments obtained from images taken in different positions the global environment map is created. Besides the global map the system also calculates the localization of the mobile robot using information obtained from the matching of the sequence of image reconstructions and the robot odometry. The map building and robot localization system is tested in virtual and real environments. The computational time required to make the calculation is of the order of few seconds. The results obtained both for the map building and for the robot localization show that the system is capable of generating information with enough accuracy to allow it to be used for mobile robot navigation. This project had as start point a scientific initiation project supported by FAPESP. The scientific initiation project was published as a graduation work (Oliveira, 2005).

Este projeto consiste no desenvolvimento de um sistema para auto-localização e construção de mapas de ambiente para robôs móveis em um ambiente estruturado, ou seja, que pode ser descrito através de primitivas geométricas. O mapa é construído a partir da reconstrução de imagens adquiridas por um sistema de visão omnidirecional estéreo baseado em um espelho duplo de perfil hiperbólico. A partir de uma única imagem obtida, utilizandose algoritmos de visão estéreo, realiza-se a reconstrução tridimensional do ambiente em torno do robô e, assim, obtêm-se as distâncias de objetos presentes no ambiente ao sistema de visão. A partir da correspondência da reconstrução de várias imagens tomadas em diferentes posições cria-se o mapa do ambiente. Além do mapa global do ambiente o sistema também realiza o cálculo da localização do robô no ambiente utilizando informações obtidas na correspondência da reconstrução da seqüência de imagens e a odometria do robô. O sistema de construção de mapas de ambiente e auto-localização do robô é testado em um ambiente virtual e um ambiente real. Os resultados obtidos tanto na construção do mapa global do ambiente, como na localização do robô, mostram que o sistema é capaz de obter informação com a acuracidade necessária para permitir a sua utilização para navegação de robôs móveis. O tempo computacional necessário para reconstruir as imagens, calcular a posição do robô e criar o mapa global do ambiente possibilita que o sistema desenvolvido seja usado em uma aplicação que necessite da geração do mapa global em um intervalo de tempo na ordem de poucos segundos. Ressalta-se que este projeto teve como ponto de partida um projeto de iniciação científica financiado pela FAPESP. Esse trabalho de iniciação científica foi publicado na forma de um trabalho de conclusão de curso (Oliveira, 2005). / This project aims the development of a system for self localization and environment map building for mobile robots in a structured environment. The map is built from images acquired by an omnidirectional stereo system with a hyperbolic double lobed mirror. From a single acquired image, using stereo vision algorithms, the environment around the robot is tridimensionally reconstruct and the distances of objects in the environment from the system are calculated. From the matching of several reconstructed environments obtained from images taken in different positions the global environment map is created. Besides the global map the system also calculates the localization of the mobile robot using information obtained from the matching of the sequence of image reconstructions and the robot odometry. The map building and robot localization system is tested in virtual and real environments. The computational time required to make the calculation is of the order of few seconds. The results obtained both for the map building and for the robot localization show that the system is capable of generating information with enough accuracy to allow it to be used for mobile robot navigation. This project had as start point a scientific initiation project supported by FAPESP. The scientific initiation project was published as a graduation work (Oliveira, 2005).

[pt] As comunicações à distância estão crescendo consideravelmente pelo uso de aplicações através da Internet e de ambientes virtuais. Interaçõoes sociais e pessoais têm recebido especial enfoque, sobretudo a videoconferência, acarretando uma grande demanda de tecnologia apropriada para esses sistemas. Resultados de pesquisas em Presença, alguns deles obtidos nesta tese, permitiram inferir os quatro pilares da proposta: 1. visualização é muito importante nas interações sociais/pessoais; 2. tecnologia simples pode promover presença social; 3. imagens de câmera são mais satisfatórias do que avatares para algumas interações sociais/pessoais; 4. estereoscopia influência presença positivamente. Sob a restrição de usar tecnologia simples e de baixo custo, a tese propõe o uso de visualização estereoscópica para webcams, em tempo real. Porque webcams são equipamentos simples com baixa resolução de imagem, a obtenção de um estéreo com qualidade torna- se um desafio. Partindo do princípio que o olho humano não se comporta da mesma forma para ver de perto e de longe, a pesquisa analisou o processamento de estéreo natural do olho humano, e com base em resultados psicofísicos e fisiológicos da visão binocular, a tese propõe um modelo para o processamento de imagens estereoscópicas a serem visualizadas em curta distância, e usa este modelo na implementação apresentada. Os resultados obtidos foram satisfatórios para a visualização de imagens estéreo com webcams, em tempo real, e principalmente, eliminaram a necessidade de reajuste de paralaxe das imagens e do reposicionamento das câmeras a cada movimentação do observador, dando assim mais liberdade de visualização ao observador. / [en] The improvement of communication among remotely located people constitutes a very comprehensive prominent subject nowadays. Among applications to attain this goal, some aim to support social and personal interactions to meet partners, friends and family in distance. Presence research results, some obtained as part of this thesis, allowed to infer the four pillars of the proposal: 1. visualization is very important in social/personal interactions, mainly when people have close social/personal relationship; 2. simple technology can afford social presence; 3. camera images are more satisfactory than avatars during some social/personal interactions; 4. stereoscopy influences presence positively. Under the constraint of using simple technology without adding any special hardware to a PC system, the thesis proposes the use of stereoscopy through webcams, in real- time, as one solution to add 3D features to camera images. Since webcams are simple equipments with low resolution, to obtain stereo images in good quality is a challenge. Considering the fact that human eyes treat short and long distance in a different way, this research analysed the natural stereo processing of human eye, and based on psychophysical and physiological features of binocular vision, the thesis proposes a model to process stereoscopic images to be visualized in short distance, and implemented it as a proof of concept. The obtained results are satisfactory for stereoscopic images visualization through webcams, in real-time, and mainly, eliminated the need of adjusting images parallax and cameras position for each viewer´s movement, allowing more freedom to the viewer.

[pt] Há uma crescente demanda pela criação de modelos computacionais representativos de objetos reais para projetos de engenharia. Uma alternativa barata e eficaz consiste na utilização de técnicas de Visão Computacional baseada em câmeras e projetores disponíveis no mercado de computadores pessoais. Este trabalho avalia um sistema óptico estéreo ativo para capturar formas geométricas de objetos utilizando um par de câmeras e um projetor digital. O sistema se baseia em idéias de trabalhos anteriores, com duas contribuições nesta dissertação. A primeira é uma técnica mais robusta de detecção de pontos notáveis em padrões de calibração das câmeras. A segunda contribuição consiste num novo método de ajuste de cilindros que visa aplicar o sistema estudado na inspeção de instalações de dutos industriais. As conclusões apresentadas procuram avaliar a robustez e precisão do sistema proposto como um instrumento de medidas em Engenharia. / [en] There has been a growing demand for creation of computer models based on real models for engineering projects. A cheap and effective alternative consists in using Computer Vision techniques based on cameras and projectors available at the personal computer market. This work evaluates a stereo optic system for capturing geometric shapes from objects using a pair of cameras and a single digital projector. The system is based on former works and a pair of contributions is obtained at this dissertation. The first contribution is a more robust technique for finding corners and points at cameras calibration patterns. And the second one consists on a new method for cylinder fit for inspecting industrial piping facilities with the studied system. The final conclusions evaluate the robustness and precision from the proposed system as a measurement tool for Engineering.