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ATLAS 2 Robot Autónomo para Competição no Robótica 2004 Autores: Miguel Neta Miguel Oliveira Orientador: Prof. Dr. Vítor Santos.

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1 ATLAS 2 Robot Autónomo para Competição no Robótica 2004 Autores: Miguel Neta Miguel Oliveira Orientador: Prof. Dr. Vítor Santos

2 Objectivos Participação no Festival Robótica 2004 – Classe CA (Condução Autónoma) Consiste em percorrer autonomamente uma pista de trajecto conhecido Desenvolver Robot Autónomo Projecto é uma evolução da versão do ano passado

3 Porquê repetir?. Roda dianteira de direcção. Duas rodas traseiras de tracção Sistema operativo. Windows Plataforma de programação. MatLab Carta de aquisição. Carta limitava o sistema operativo a usar Utilização de uma câmara apenas e do sistema de espelhos. Sistema pouco eficaz para seguimento de linha. Em conclusão.Controlo estava bastante limitado por vários factores Filosofia de abordagem do problema Manutenção da solução anterior Alteração para Linux Linguagem C Duas câmaras - redundância microcontroladores Software e hardware(pc, placas, pic, câmaras) reformulados

4 Apresentação do problema Pista e Obstáculos Túnel Painel Sinalético Passadeira Parque Zona de Obras ???

5 As três rondas Primeira – Percorrer a pista duas vezes sem qualquer obstáculo. O Robot deve imobilizar-se no final do percurso Segunda – Presença do painel sinalético. O robot deve fazer reconhecimento por visão daquele e obedecer às ordens dadas Terceira – Presença da zona de obras. Consiste num trajecto alternativo demarcado por pinos.

6 Percepção dos obstáculos Túnel Painel Sinalético Passadeira Parque Zona de Obras Visão – Câmaras USB fornecem a imagem que será analisada pelo algoritmo de navegação Linhas da pista Retroreflector de infravermelhos Sensor de Infravermelhos analógico Visão – algoritmos de reconhecimento dos símbolos Memorização do percurso a efectuar a partir de um ponto de referencia

7 Configuração do Robot

8 Esquema Funcional Imagem da câmara da Esquerda Imagem da câmara da Direita Motherboard – CPU Central Analisa imagem das câmaras e informações vindas dos sensores Algoritmo de navegação toma uma decisão no que respeita à velocidade e direcção desejadas Envia decisões tomadas para o PIC Ordem de velocidade Ordem de direcção Sensores dos pinos Sensor da passadeira MicroControlador PIC16F876 Interpreta as ordens vindas do Algoritmo de Navegação e envia os sinais eléctricos necessários aos motores Recolhe informações de todos os sensores do robot Envia para o algoritmo de navegação as informações dos sensores de distância e da passadeira Comunicação entre CPU e PIC via RS232

9 PIC 16F876.É um microcontrolador – trata-se de um controlador lógico programável de tamanho muito reduzido..É muito utilizado hoje em dia – são a nova geração de microcontroladores aplicado na indústria de electrodomésticos devido à sua facilidade de programação (são facilmente reprogramados por porta RS232).Consegue ler valores analógicos ou digitais de tensão, gerar PWM e são totalmente programáveis, podendo inclusivamente alterar a função dos pinos (por exemplo de entrada para saída) em tempo real. Será responsável pelo controlo de baixo nível, o que permitirá simplificar o algoritmo principal de navegação O que é?.Pode ser comparado a um computador em ponto pequeno Para que serve? Função no Atlas

10 Aplicação do PIC no Robot PWM Sentido de Rotação tensão correspondente à direcção Controlo malha fechada do motor passo a passo Controlo em malha fechada para o motor DC

11 Algoritmo de Navegação – estudo em curso Uma imagem pode ser interpretada como uma matriz (normalmente tridimensional) em que cada elemento desta tem um valor associado à cor de cada pixel. Binarizar a imagem é converter aqueles valores, inicialmente numa escala de 256 níveis de cor, em apenas dois níveis, 0 e 1 ou preto e branco. Esta técnica permite separar os elementos realmente importantes de uma dada imagem – no presente caso permite isolar as linhas da pista de tudo o resto.

12 Algoritmo de Navegação – duas abordagens Procura pixel branco numa linha predefinida Calcula distância do pixel branco ao eixo longitudinal do robot (previamente relacionada com o CCD da câmara) Corrige trajectória de forma a manter uma distância específica que corresponde ao robot no centro da pista Procura pixel branco em várias linhas predefinidas Calcula ângulos de inclinação entre os pontos encontrados (executa a média das inclinações) Corrige trajectória para um ângulo igual ao calculado (tendo em conta o desfasamento existente)

13 Algoritmos de Navegação – Comparação Sistema reactivo – o alcance do sistema de visão é limitado Dado o carácter imediato da análise, será necessário um maior número de ciclos por segundo para uma mesma velocidade Um sistema predictivo será potencialmente mais eficaz e logo poderá comportar velocidades mais elevadas. Sistema semi predictivo – o algoritmo tenta avaliar o trajecto da pista. Existência de planeamento.

14 Problemática da Robótica Autónoma e Móvel Necessidade de decidir em tempo real. Em visão, uma decisão bem fundamentada exige muito tempo de processamento. Várias operações relacionadas com tratamento de imagem não poderão ser utilizadas devido à sua morosidade. Poderá ser necessário optimizar o algoritmo concebido. Existem situações que deverão ser de difícil interpretação para o algoritmo de navegação tais como bifurcações da pista.

15 Calendarização de tarefas

16 Agradecimentos Prof. Dr. Vítor Santos Prof. Dr. José Paulo Santos Eng. António Festas Eng. André Quintã Eng. Camilo Christo A todos os nossos colegas, em especial aos nossos antecessores José Luis Silva e José Miguel Gomes

17 FIM


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