Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo, 2018

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2305_Tese Doutorado Renato de Sousa Damaso.pdf: 3317894 bytes, checksum: ee682e748773955194dfcd44780fb04e (MD5) Previous issue date: 2006-05-12 / Neste trabalho são investigadas estratégias para o controle de manipuladores, usando realimentação por visão, na realização da tarefa de aproximação e agarre de um objeto em seu entorno. Primordialmente, são tratadas estratégias que dispensem a necessidade de modelos prévios de correlação entre o espaço visual e o espaço motor. São apresentados e analisados resultados das implementações experimentais realizadas com um robô industrial e com um protótipo de manipulador. A principal contribuição desta tese de doutorado é a proposição de uma estratégia para a construção experimental e incremental do modelo visuo-motor para manipuladores realimentados por visão binocular, sendo necessário um número relativamente reduzido de experimentos. São propostas duas estruturas de dados para armazenar as informações estimadas, sendo uma endereçada pelo extremo operativo do manipulador e a outra pela posição do objeto. O modelo obtido é utilizado na coordenação do manipulador para a realização da tarefa de interesse. O arranjo é capaz de adaptar o modelo visuo-motor a mudanças no manipulador ou no sistema de visão, e de lembrar-se de informações inferidas em experimentos anteriores. O método de construção incremental do modelo visuo-motor é confrontado com um método de atualização iterativa do jacobiano. Ao final, são apresentados resultados destes dois métodos implementados na mesma plataforma experimental.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2732_TeseDoutoradoJoseGeraldodasNevesOrlandi.pdf: 8320830 bytes, checksum: ad078d97b1d65ad078a4b1758473a3eb (MD5) Previous issue date: 2008-08-22 / Este trabalho apresenta, implementa e testa um sistema de visão a laser, para construção de mapas de superfície de navegação e localização de obstáculos para robôs quadrúpedes. À medida que o robô navega em uma trajetória pré-definida, o sistema mapeia a superfície, identifica os obstáculos e toma decisões para se desviar ou transpô-los, dependendo de suas dimensões, definindo assim as ações de navegação do robô até o seu ponto de destino da trajetória. O sistema de visão usa uma câmera CCD e um sistema laser microcontrolado, que gera linhas de laser para varrer a superfície à frente do robô. As imagens adquiridas são então processadas por alguns algoritmos, de modo que os perfis do laser incidindo sobre os obstáculos são usados para gerar imagens de profundidade, que representam mapas 2½D da superfície. O sistema desenvolvido integra sucessivas imagens de profundidade para extrair dados relevantes dos obstáculos, e, juntamente com os dados de odometria e cinemática do robô, faz o mapeamento da superfície. Uma estratégia de controle baseada na navegação reativa, que usa uma árvore de decisão binária, foi implementada, para permitir ao robô navegar em superfícies com obstáculos de forma segura e eficiente. Os resultados experimentais mostraram que o sistema é eficiente. O robô Guará, que foi utilizado nos testes, navegou em ambiente com obstáculos desconhecidos, desviando-se ou transpondo-os, até atingir o ponto de destino da trajetória.

Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-09-18T13:16:41Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_Edino R. Silva.pdf: 1252706 bytes, checksum: dabd6b3ba3c065b9c5e3df4ae1e9e61a (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-09-18T13:17:06Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_Edino R. Silva.pdf: 1252706 bytes, checksum: dabd6b3ba3c065b9c5e3df4ae1e9e61a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-18T13:17:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_Edino R. Silva.pdf: 1252706 bytes, checksum: dabd6b3ba3c065b9c5e3df4ae1e9e61a (MD5) Previous issue date: 2017-12-20 / Over time with technology has made significant progress with computer programs,internet computers and others.Unleashing changes in the lifestyle of each individual.In this context, more fantastic machines are evident,such as robots, which were once technologies used only in industries with a purpose to increase production and accuracy by improving quality. Over time, robots take on a very different and important role in education.In this work, we insert as a support tool for the teaching of mathematics,one of the most advanced technologies in education:the humanoid robot NAO, which can be programmed and directed to the teaching of children,youth and adults, it is an innovation for inclusion of the special students of the school Professor Regina Vitória Pires Muniz. It was observed that with the presence of the robot the students became more assiduous and participative. / Ao longo dos tempos a tecnologia teve avanço significante com programas computacionais, computadores, internet e outros. Desencadeando mudanças no estilo de vida de cada indivíduo. Neste contexto, são evidentes máquinas mais fantásticas, tais como os robôs, que outrora eram tecnologias usadas somente nas indústrias com finalidade em aumentar a produção e precisão aperfeiçoando a qualidade. Com o passar dos tempos, os robôs adquirem um papel bem diferente e muito importante na educação. Neste trabalho, nós inserimos como ferramenta de apoio para o ensino da matemática, uma das mais avançadas tecnologias na educação: o robô humanoide NAO, o qual pode ser programado e direcionado ao ensino de crianças, jovens e adultos, o mesmo constitui uma inovação para inclusão dos alunos especiais da escola Professora Regina Vitória Pires Muniz. Foi observado que com a presença do robô os alunos passaram a ser mais assíduos e participativos.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-01-07T17:45:41Z No. of bitstreams: 1 claudiomaiaalvesjose.pdf: 3912964 bytes, checksum: 205414dab15935347aeda610f25295b9 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-01-25T16:53:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 claudiomaiaalvesjose.pdf: 3912964 bytes, checksum: 205414dab15935347aeda610f25295b9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-25T16:53:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 claudiomaiaalvesjose.pdf: 3912964 bytes, checksum: 205414dab15935347aeda610f25295b9 (MD5) Previous issue date: 2015-02-20 / Múltiplos robôs autônomos executam tarefas que necessitam de uma cooperação entre os mesmos. Este trabalho trata um problema de coordenação de robôs móveis terrestres, os quais estão divididos em dois grupos: os robôs de serviço e os robôs de recarga. Os múltiplos robôs de serviço devem percorrer caminhos fechados que se interceptam em determinados pontos. Um controlador de alto nível atua diretamente nas velocidades médias destes veículos, evitando possíveis colisões e garantindo a segurança em suas tarefas. Os caminhos são percorridos em ciclos, os quais devem ser comensuráveis e de caráter persistente, ou seja, executados num horizonte de planejamento “infinito”, o que ultrapassa as limitações de cargas de suas baterias. Para isso, é introduzido um grupo de robôs dedicados que atua no processo de troca das baterias, tarefa esta designada aos robôs de recarga. A estratégia utilizada para que todos os robôs de serviço sejam recarregados é baseada em grafo. A coordenação dos múltiplos robôs (serviço e recarga) é resolvida por meio de dois otimizadores, ambos implementados com o solver LINGO, integrados ao ROS (Robot Operating System) utilizando a linguagem C++. Um dos otimizadores coordena o movimento dos robôs de serviço com o objetivo de evitar colisões entre os mesmos. Os resultados gerados nesta primeira etapa de otimização, são utilizados para que os dois grupos robóticos estejam em sintonia durante o processo de recarga. Os caminhos percorridos pelos robôs de serviço são constituídos de pontos nos quais podem ocorrer o contato destes com os robôs de recarga. Desta maneira, a segunda parte da otimização consiste em determinar os caminhos ótimos a serem traçados pelos robôs de recarga. Este problema é resolvido por meio de um programa linear inteiro misto (MILP), o qual tem por objetivo minimizar o tempo global para a tarefa de recarga. / Autonomous multi-robots can be used to perform tasks that require cooperation between them. This work consists at the coordination problem of land mobile robots, divided into two groups: working robots and recharge robots. The working multi-robots must travel by closed paths that intersect each other. A high-level controller acts directly on average speeds of these vehicles, avoiding possible collisions and ensuring security in their tasks. The paths are traversed in cycles, which should be commensurate and persistents, executed on a infinite planning horizon, which overcomes the limitations of charges your batteries. For this is added one dedicated group of robots that operates in the battery exchange process. This group is called recharge robots. The strategy used to recharge all working robots is based on graph. The coordination of multiples robots is resolved through two optimizers, both implemented with LINGO solver, integrated with ROS (Robot Operating System) using the C++ language. One of optmizers coordinates the movement of working robots in order to avoid collisions between them. The results obtained in this first optimization step are used for the two robotic groups, became they must remain in line during the charging process. Thus, the second part of the optimization is to determine the optimum paths to be traced by the recharge robots. This problem is solved by a mixed integer linear program (MILP), with the objective of minimizing the overall time for recharging task.

Em interações humano-robô ainda existem muitas limitações a serem superadas referentes à provisão de uma comunicação natural quanto aos sentidos humanos. A capacidade de interagir com os seres humanos de maneira natural em contextos sociais (pelo uso da fala, gestos, expressões faciais, movimentos do corpo) é um ponto fundamental para garantir a aceitação de robôs em uma sociedade de pessoas não especialistas em manipulação de engenhos robóticos. Outrossim, a maioria dos robôs existentes possui habilidades limitadas de percepção, cognição e comportamento em comparação com seres humanos. Nesse contexto, este projeto de pesquisa investigou o potencial da arquitetura robótica do humanoide NAO, no tocante à capacidade de realizar interações com seres humanos através de imitação de movimentos do corpo de uma pessoa e pelo controle do robô. Quanto a sensores, foi utilizado um sensor câmera não-intrusivo de profundidade incorporado no dispositivo Kinect. Quanto às técnicas, alguns conceitos matemáticos foram abordados para abstração das configurações espaciais de algumas junções/membros do corpo humano essas configurações foram capturadas por meio da utilização da biblioteca OpenNI. Os experimentos realizados versaram sobre a imitação e o controle do robô por meio da avaliação de vários usuários. Os resultados desses experimentos revelaram um desempenho satisfatório quanto ao sistema desenvolvido / In human-robot interactions there are still many restrictions to overcome regarding the provision of a communication as natural to the human senses. The ability to interact with humans in a natural way in social contexts (the use of speech, gestures, facial expressions, body movements) is a key point to ensure the acceptance of robots in a society of people not specialized in manipulation of robotic devices. Moreover, most existing robots have limited abilities of perception, cognition and behavior in comparison with humans. In this context, this research project investigated the potential of the robotic architecture of the NAO humanoid robot, in terms of ability to perform interactions with humans through imitation of body movements of a person and the robot control. As for sensors, we used a non-intrusive sensor depth-camera built into the device Kinect. As to techniques, some mathematical concepts were discussed for abstraction of the spatial configurations of some joints/members of the human body these configurations were captured through the use of the OpenNI library. The performed experiments were about imitation and the control of the robot through the evaluation of various users. The results of these experiments showed a satisfactory performance for the developed system

Este trabalho trata da coordenação de robôs heterogêneos que consiste em um robô helicóptero e em múltiplos robôs móveis com rodas, de modo que estes sigam um líder. Para atingirmos este objetivo, neste trabalho desenvolve-se a estimação da atitude e posição de um robô utilizando filtros robustos. Os filros realizam a fusão dos sinais de uma unidade de medida inercial de baixo custo e de um receptor GPS (Global Positioning System) considerando um modelo de corpo rígido formulado em termos de quatérnios. Resultados experimentais são apresentados baseados em um estudo comparativo entre os filtros robustos e o filtro de Kalman. Desenvolve-se o controle de um robô móvel com rodas deslizantes e de um robô helicóptero. Para realizar o controle robusto utilzia-se um regulador robusto recursivo. Simulaçõoes do robô móvel com rodas deslizantes e do robô helicóptero são apresentadas utilizando os parâmetros de um robô móvel Pioneer 3AT e de um robô helicóptero RMAX. Desenvolve-se também um mini robô helicóptero e uma base de movimento para realização de testes de controle do mini robô helicóptero constiste de um mini helimodelo e de um piloto automático baseado em um microprocessador com conectividade Wi-Fi, uma unidade de medida inercial e uma placa de controle de servos motores. E por fim, desenvolve-se a coordenação de robôs heterogêneos de modo que estes sigam um líder. Para isto é utilziado um controlador descentralizado e cooperativo cuja finalidade é gerar trajetórias de referência para que os robôs heterogênos se movimentem em formação rígida. / This research deals with the coordination of the heterogeneous robots, consisting of a robotic helicopter and multiple uheeled mobile robots, to achieve this aim this work develops the estimation of attitude, heading and positions of a robot based on robust filters. The filters perform the fusion of the signals of a low-cost inertial measurement unit and a GPS (Global Positioning System) receiver considering a rigid body model formulated in terms of quaternions. Experimental results are presented based on a comparative study of the robust filters and Kalman filter. It develops a robust control scheme of a ski-steering mobile robot and a robotic helicopter. The robust control is performed through a the robust recursive regulator. Simulations of the skid-steering mobile robot and a robotic helicopter are presented using the parameters of a Pioneer 3AT and a robotic helicopter RMAX. It also develops a mini robotic helicopter and a motion base to perform control test of a mini robotic helicopter. The mini robotic helicopter consists of a mini helicopter TREX 450 XL and an autopilot based on a microprocessor with Wi-Fi, an inertial measurement unit a servo control board. To finish, it develops the coordination of the heterogeneous robots in order to perform a leader strategy based on the concept of rigid formation.

Este trabalho trata da coordenação de robôs heterogêneos que consiste em um robô helicóptero e em múltiplos robôs móveis com rodas, de modo que estes sigam um líder. Para atingirmos este objetivo, neste trabalho desenvolve-se a estimação da atitude e posição de um robô utilizando filtros robustos. Os filros realizam a fusão dos sinais de uma unidade de medida inercial de baixo custo e de um receptor GPS (Global Positioning System) considerando um modelo de corpo rígido formulado em termos de quatérnios. Resultados experimentais são apresentados baseados em um estudo comparativo entre os filtros robustos e o filtro de Kalman. Desenvolve-se o controle de um robô móvel com rodas deslizantes e de um robô helicóptero. Para realizar o controle robusto utilzia-se um regulador robusto recursivo. Simulaçõoes do robô móvel com rodas deslizantes e do robô helicóptero são apresentadas utilizando os parâmetros de um robô móvel Pioneer 3AT e de um robô helicóptero RMAX. Desenvolve-se também um mini robô helicóptero e uma base de movimento para realização de testes de controle do mini robô helicóptero constiste de um mini helimodelo e de um piloto automático baseado em um microprocessador com conectividade Wi-Fi, uma unidade de medida inercial e uma placa de controle de servos motores. E por fim, desenvolve-se a coordenação de robôs heterogêneos de modo que estes sigam um líder. Para isto é utilziado um controlador descentralizado e cooperativo cuja finalidade é gerar trajetórias de referência para que os robôs heterogênos se movimentem em formação rígida. / This research deals with the coordination of the heterogeneous robots, consisting of a robotic helicopter and multiple uheeled mobile robots, to achieve this aim this work develops the estimation of attitude, heading and positions of a robot based on robust filters. The filters perform the fusion of the signals of a low-cost inertial measurement unit and a GPS (Global Positioning System) receiver considering a rigid body model formulated in terms of quaternions. Experimental results are presented based on a comparative study of the robust filters and Kalman filter. It develops a robust control scheme of a ski-steering mobile robot and a robotic helicopter. The robust control is performed through a the robust recursive regulator. Simulations of the skid-steering mobile robot and a robotic helicopter are presented using the parameters of a Pioneer 3AT and a robotic helicopter RMAX. It also develops a mini robotic helicopter and a motion base to perform control test of a mini robotic helicopter. The mini robotic helicopter consists of a mini helicopter TREX 450 XL and an autopilot based on a microprocessor with Wi-Fi, an inertial measurement unit a servo control board. To finish, it develops the coordination of the heterogeneous robots in order to perform a leader strategy based on the concept of rigid formation.

Em interações humano-robô ainda existem muitas limitações a serem superadas referentes à provisão de uma comunicação natural quanto aos sentidos humanos. A capacidade de interagir com os seres humanos de maneira natural em contextos sociais (pelo uso da fala, gestos, expressões faciais, movimentos do corpo) é um ponto fundamental para garantir a aceitação de robôs em uma sociedade de pessoas não especialistas em manipulação de engenhos robóticos. Outrossim, a maioria dos robôs existentes possui habilidades limitadas de percepção, cognição e comportamento em comparação com seres humanos. Nesse contexto, este projeto de pesquisa investigou o potencial da arquitetura robótica do humanoide NAO, no tocante à capacidade de realizar interações com seres humanos através de imitação de movimentos do corpo de uma pessoa e pelo controle do robô. Quanto a sensores, foi utilizado um sensor câmera não-intrusivo de profundidade incorporado no dispositivo Kinect. Quanto às técnicas, alguns conceitos matemáticos foram abordados para abstração das configurações espaciais de algumas junções/membros do corpo humano essas configurações foram capturadas por meio da utilização da biblioteca OpenNI. Os experimentos realizados versaram sobre a imitação e o controle do robô por meio da avaliação de vários usuários. Os resultados desses experimentos revelaram um desempenho satisfatório quanto ao sistema desenvolvido / In human-robot interactions there are still many restrictions to overcome regarding the provision of a communication as natural to the human senses. The ability to interact with humans in a natural way in social contexts (the use of speech, gestures, facial expressions, body movements) is a key point to ensure the acceptance of robots in a society of people not specialized in manipulation of robotic devices. Moreover, most existing robots have limited abilities of perception, cognition and behavior in comparison with humans. In this context, this research project investigated the potential of the robotic architecture of the NAO humanoid robot, in terms of ability to perform interactions with humans through imitation of body movements of a person and the robot control. As for sensors, we used a non-intrusive sensor depth-camera built into the device Kinect. As to techniques, some mathematical concepts were discussed for abstraction of the spatial configurations of some joints/members of the human body these configurations were captured through the use of the OpenNI library. The performed experiments were about imitation and the control of the robot through the evaluation of various users. The results of these experiments showed a satisfactory performance for the developed system

Norteado pela necessidade de evolução do mercado agrícola, o desenvolvimento da agricultura de precisão atinge o nível de gerenciamento escalar de uma única planta, utilizando robôs agrícolas autônomos, os quais deverão trabalhar por longos períodos, ser ambientalmente corretos, atender às necessidades dos clientes, e ainda, com qualidade, confiabilidade e segurança. Este trabalho tem como objetivos pesquisar, discutir e apresentar os requisitos da qualidade em robôs agrícolas, focando a satisfação do usuário final. Tais objetivos serão atingidos por meio do detalhamento da aplicação de ferramentas utilizadas durante o desenvolvimento do produto, e da avaliação de um robô existente, quanto ao atendimento dos requisitos definidos pelo usuário final. O estudo conclui que, a melhor metodologia a ser utilizada para satisfazer as necessidades do usuário final de um robô agrícola, é aplicação da ferramenta QFD durante o desenvolvimento do projeto do produto. Quanto à avaliação do robô existente, a conclusão foi de que, por se tratar de um robô desenvolvido com finalidade experimental para execução de pequenas atividades e com recursos financeiros limitados, sua nota média obtida pode ser considerada apropriada. / Guided by agricultural market evolution demand, precision agriculture development reaches scalar management level of one only plant, through the usage of autonomous agricultural robots, which must work in long shifts, environmentally friendly, meet customer requirements, all this with quality, reliability and safety. This work aims the research, discussion and presentation of quality requirements of agricultural robots, focusing on the satisfaction of final user. These objectives are reached through the tools application detailing used during the product development and evaluation of an existent robot on the requirements defined by the final user. The study concludes that the best methodology to be used to satisfy agricultural robots final user needs is through the application of QFD tool during the product design. As for the evaluation on the existent robot, the conclusion was that, as a robot developed for an experimental execution of small activities and with limited budget, his average score may be considered appropriated.