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[en] DEVELOPMENT OF THREE-DIMENSIONAL ACTUATORS BASED ON DIELECTRIC ARTIFICIAL MUSCLES OF ONE OR MULTIPLE LAYERS / [pt] DESENVOLVIMENTO DE ATUADORES TRIDIMENSIONAIS BASEADOS EM MÚSCULOS ARTIFICIAIS DIELÉTRICOS DE UMA OU MÚLTIPLAS CAMADASROCEM POL JIMENEZ LOPEZ 18 November 2009 (has links)
[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.
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Auto-localização e construção de mapas de ambiente para robôs móveis baseados em visão omnidirecional estéreo. / Simultaneous localization and map building for mobile robots with omnidirectional estereo vision.Oliveira, Paulo Roberto Godoi de 14 April 2008 (has links)
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).
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Auto-localização e construção de mapas de ambiente para robôs móveis baseados em visão omnidirecional estéreo. / Simultaneous localization and map building for mobile robots with omnidirectional estereo vision.Paulo Roberto Godoi de Oliveira 14 April 2008 (has links)
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).
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[en] A MODEL FOR STEREOSCOPIC VISUALIZATION THROUGH WEBCAMS / [pt] UM MODELO PARA VISUALIZAÇÃO ESTEREOSCÓPICA UTILIZANDO WEBCAMSANTONIA LUCINELMA PESSOA ALBUQUERQUE 01 December 2006 (has links)
[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.
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[en] A STUDY OF TECHNIQUES FOR SHAPE ACQUISITION USING STEREO AND STRUCTURED LIGHT AIMED FOR ENGINEERING / [pt] UM ESTUDO DAS TÉCNICAS DE OBTENÇÃO DE FORMA A PARTIR DE ESTÉREO E LUZ ESTRUTURADA PARA ENGENHARIAGABRIEL TAVARES MALIZIA ALVES 26 August 2005 (has links)
[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.
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