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1 Programação de Periféricos: Seminários Motor Schemas Tiago Cunha.

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1 1 Programação de Periféricos: Seminários Motor Schemas Tiago Cunha

2 2 Agenda Robótica Robôs Classificação dos robôs Robôs e os periféricos Robôs móveis Comportamentos (Behaviors) Motor Schemas Ferramentas

3 3 Robótica Robótica é a ciência e a tecnologia dos robôs, seu desenvolvimento, fabricação e aplicação. Sistemas Mecânicos Robóticos são uma subclasse dos Sistemas Mecânicos. Sistemas Mecânicos são uma subclasse dos Sistemas Dinâmicos Sistemas Dinâmicos são uma subclasse de Sistemas Sistemas... Ou seja, a robótica envolve mecânica, eletrônica e computação.

4 4 Robôs Robôs são agentes virtuais ou mecânicos. Agentes: qualquer entidade imersa ou situada em um ambiente, que percebe esse ambiente através de sensores e age sobre este através de atuadores. Eu não sei definir o que e um robô, mas eu os reconheço quando os vejo. Joseph Engelberger

5 5 Classificação Por função: -Manipuladores: braços e mãos robóticas. -Geradores de movimento: simuladores de vôo*. -Móveis: robôs com pernas ou rodas. -Aquáticos. -Aéreos.

6 6 Classificação (cont.) Por tamanho: Macro- (medidos em metros) e micro-robôs (em mm.) Por aplicações: Soldadores, segurança, operações cirúrgicas, reabilitação, entretenimento.

7 7 Robôs e os periféricos Para realizar a interação entre o ambiente e o robô são necessários dispositivos periféricos, como os sensores. Através dos sensores podemos extrair as características de um determinado ambiente. Tais informações são utilizadas pelo micro- controlador, para gerar os movimentos do robô, realizados pelos atuadores.

8 8 Robôs e os periféricos (cont.) Podemos determinar assim três tipos de dispositivos os quais precisam ser programados a fim de construir um robô: Sensores Atuadores Controladores

9 9 Robôs e os periféricos (cont.) Exemplo: Daisy. Projeto de robô bombeiro. Objetivos: mover-se a partir de uma posição inicial navegar através de obstáculos detectar focos de incêndio durante o caminho e então apaga- los

10 10 Robôs e os periféricos (cont.) Hardware utilizado: Veículo de quatro rodas, com motor traseiro, direcional dianteiro. Controlado por uma Handy Board. microprocessador 6811, motor driver chips, display LCD de 16 caracteres (2 linhas), interface serial, 7 entradas analógicas, 9 entradas digitais, uma campainha e sete botões

11 11 Robôs e os periféricos (cont.) O processador é programado usando Interactive C, uma linguagem derivada do C. A linguagem serve como interface interativa entre o PC a Handy Board, conectados através de um cabo serial. Os programas são compilados em um PC e então copiado para a Handy Board para execução.

12 12 Robôs e os periféricos (cont.) Outros exemplos de sensores: Câmeras Sensores de inércia, aceleração e direção Medidores de distância Sonares, sensores IR, detectores de toque Outros...

13 13 Robôs e os periféricos (cont.) Outros exemplos de atuadores: Garras: Garra de dois dedos, de três dedos, para objetos cilíndricos, para objetos frágeis, garra articulada, garra a vácuo e eletromagnética. Motores: Servo-motores CC, motores de passo, servo-motores CA, motores elétricos lineares.

14 14 Robôs e os periféricos (cont.) Outros exemplos de controladores: Lógica Simples Micro-controladores Microprocessadores

15 15 Robôs e os periféricos Outros exemplos de LP:

16 16 Robôs Móveis Utilizados para: Transporte de materiais, combate a incêndios, desativação de explosivos, vigilância de armazéns, viagens submarinas e aeroespaciais e prestação de serviços interagindo com pessoas para auxílio a tarefas rotineiras. Em robôs móveis, o sistema de locomoção desempenha um papel fundamental. Este e o responsável por coordenar todos estes componentes a fim de atingir os objetivos do robô.

17 17 Robôs Móveis (cont.) Basicamente, os robôs devem ser capazes de navegar a partir de uma posição conhecida para uma nova localização desejada. Para isto, devem evitar colisões com objetos fixos e móveis durante sua rota. Em ambientes desestruturados, desconhecidos ou dinâmicos, um robô móvel deve ser capaz de perceber as circunstâncias e gerar ações que são apropriadas para o ambiente e para os objetivos do sistema robótico.

18 18 Comportamentos Muitas vezes, robôs moveis são controlados por comportamentos (behaviors) Comportamentos: conjuntos de ações e reações, conscientes ou não, de um objeto ou organismo direcionados a um ambiente. Sensores atuam como entrada de dados, comportamentos como processadores destes e seletores de ações, que são efetuadas pelos atuadores.

19 19 Motor Schemas Exemplo de comportamento. Respostas comportamentais são todas representadas por vetores. A coordenação é conseguida através da soma de vetores. Os comportamentos são configurados em tempo-real através das interações, capacidades e do meio envolvente.

20 20 Motor Schemas (cont.) Todos os comportamentos são utilizados para determinar a direção. Cada comportamento tem um valor de ganho associado. O vetor relacionado a cada comportamento é multiplicado pelo seu ganho e somado aos outros vetores. A soma dos vetores determina o movimento.

21 21 Motor Schemas (cont.)

22 22 Motor Schemas (cont.) Padrões comportamentais: move-ahead, move-to-goal avoid-static-obstacles dodge escape stay-on-path noise follow-the-leader outros

23 23 Avoid-static-obstacle

24 24 Move-ahead

25 25 Move-to-goal

26 26 Ferramentas Chamadas Robotics suites. Fornecem um ambiente visual para a programação e simulação. Objetiva gerar código que pode ser utilizado para simulação e aplicação, sem quaisquer modificações.

27 27 Ferramentas (cont.) Exemplos de suites: Evolution Robotics ERSP OROCOS Skilligent iRobot AWARE OpenJAUS CLARAty Webots Microsoft Robotics Studio URBI RUBIOS AnyKode Marilou Simbad TeamBots

28 28 TeamBots Conjunto de aplicações e pacotes para pesquisas com robôs moveis multi-agentes. Suporta: Prototipação Simulação - através do aplicativo TBSim Implantação - através do ambiente de execução TBHard. Código aberto.

29 29 PUCRS Laboratório CIM - Computer Integrated Manufacturing (http://www.ee.pucrs.br/~labcim/)http://www.ee.pucrs.br/~labcim/ Utilizado para aulas de Sistemas Robotizados e Sistemas de Fabricação RoboSoft Simulator Tem como objetivo simular programas na linguagem ACL.


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