Jul. 2005RAC - Robótica Académica de Coimbra 1 RAC – Robótica Académica de Coimbra Jorge Lobo Rui Rocha.

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1 Jul. 2005RAC - Robótica Académica de Coimbra 1 RAC – Robótica Académica de Coimbra Jorge Lobo Rui Rocha

2 RAC - Robótica Académica de Coimbra2 Jul. 2005 Sumário Enquadramento do projecto Robôs da RAC  Hardware  Cinemática Software de controlo da equipa Sistema de Visão Global Estado do projecto e perspectivas futuras

3 RAC - Robótica Académica de Coimbra3 Jul. 2005 Sumário Enquadramento do projecto Robôs da RAC  Hardware  Cinemática Software de controlo da equipa Sistema de Visão Global Estado do projecto e perspectivas futuras

4 RAC - Robótica Académica de Coimbra4 Jul. 2005 Enquadramento da RAC Objectivo geral: construir uma equipa de futebol robótico para competir na liga de robôs pequenos do RoboCup (Small-Size League).  Médio-longo prazo: migrar para RoboCup MSL. Promoção da robótica móvel no seio do DEEC  Envolvimento de alunos, docentes e investigadores.  Representação da escola em competições de futebol robótico.  Tornar aliciante a aprendizagem de diversas disciplinas. Mecatrónica, Electrónica, Sistemas Digitais, Programação, Controlo, Visão por Computador, Inteligência Artificial, etc. Mais informações: http://www.deec.uc.pt/~rprocha/RAC/RAC.html

5 RAC - Robótica Académica de Coimbra5 Jul. 2005 Sumário Enquadramento do projecto Robôs da RAC  Hardware  Cinemática Software de controlo da equipa Sistema de Visão Global Estado do projecto e perspectivas futuras

6 RAC - Robótica Académica de Coimbra6 Jul. 2005 RacBots A liga F180 requer robôs rápidos, não necessariamente muito inteligentes, podendo ter um computador central a controlar. Mas na RAC queremos vir a construir robôs autónomos, capazes de acompanhar a evolução das regras do jogo. Robôs compactos, rápidos e com movimento omnidireccional, e kicker. Configuração básica, o RacSlaveBot, permite cumprir os requisitos mínimos e apoia-se com computador central para “fechar a malha” de controlo. Configuração avançada, o RacSmartBot, com visão própria, sensores inerciais e capacidade de processamento para maior autonomia. Batt ery Pac k PC104 STACK Ki c k er M ot or Omni Whee l 18cm diame ter Rotat ing Dribb ler

7 RAC - Robótica Académica de Coimbra7 Jul. 2005 Hardware do Robô Via Eden M570 600Mhz CPU 4I65 FPGA based PC104-PLUS Anything I/O card PC/104 Power Supply V104 7I30 Quad 100 Watt H-bridges Wireless LAN Mini USB Adapter Compact Flash IDE Drive DC Micromotors 12v... Battery Pack PC104 STACK Kicker Motor OmniWheel 18cm diameter Rotating Dribbler

8 RAC - Robótica Académica de Coimbra8 Jul. 2005 RacSlaveBots Configuração básica Funciona “escravo” do computador central... Battery Pack PC104 STACK Kicker Motor OmniWheel 18cm diameter Rotating Dribbler

9 RAC - Robótica Académica de Coimbra9 Jul. 2005 RacSmartBots Inteligente e semi-autónomo Processamento de imagem Fusão sensorial … Inertial Sensors

10 RAC - Robótica Académica de Coimbra10 Jul. 2005 Cinemática Holonómica Rodas Omnidireccionais Configuração omnidireccional holonómica Battery Pack PC104 STACK Kicke r Moto r OmniWhee l 18cm diameter Rotating Dribbler

11 RAC - Robótica Académica de Coimbra11 Jul. 2005 Controlo de Trajectória FPGA controla cada motor individualmente Qual deve ser o movimento de cada eixo para se obter a trajectória pretendida?  Estudo da Cinemática do robô Cinemática Directa Cinemática Inversa  Modelo de Controlo  Implementação de um sistema de simulação em MATLAB/Simulink por forma a simular o comportamento real do robô.  Calibração do sistema  … Cinemática do robô

12 RAC - Robótica Académica de Coimbra12 Jul. 2005 Sumário Enquadramento do projecto Robôs da RAC  Hardware  Cinemática Software de controlo da equipa Sistema de Visão Global Estado do projecto e perspectivas futuras

13 RAC - Robótica Académica de Coimbra13 Jul. 2005 Requisitos do Software de Controlo da Equipa Controlo em tempo-real num ambiente muito dinâmico: futebol robótico. Compromisso entre comportamentos reactivos e deliberativos.  Controlo reactivo: responder rapidamente à ocorrência de novos; importante no em decisões de muito curto-prazo.  Controlo deliberativo: planeamento inteligente de estratégias de jogo, baseadas na cooperação entre os robôs futebolistas da equipa. Na liga dos robôs pequenos (SSL), o controlo centralizado é viável.  É permitida a colocação de um sensor global: câmara sobre o campo. Controlo distribuído é a melhor solução na liga dos robôs médios (MSL)  Distribuição dos sensores (da informação) e do poder computacional. Modularidade e flexibilidade.  Fácil evolução através da adição/modificação incremental de módulos de SW.  Permitir a implementação da equipa com níveis de autonomia diferenciados.

14 RAC - Robótica Académica de Coimbra14 Jul. 2005 Características da Arquitectura de Controlo da RAC Permite controlar a equipa de forma completamente distribuída.  Mas pode ser instanciada com diferentes níveis de autonomia dos robôs: Ex: controlador do robô num computador remoto / robô usado como um mero actuador. O controlador de cada robô possui 3 niveis de abstracção.  Estratégico: deliberativo.  Táctico: deliberativo e reactivo.  Operacional: essencialmente reactivo. Modelo do mundo centralizado baseado em fusão sensorial.  Cada robô pode usar sensores a bordo para ter uma visão parcial do jogo.  O modelo do mundo é um repositório centralizado que faz a fusão de toda a informação e está acessível a todos os robôs da equipa. Cada robô usa informação local para exibir comportamentos reactivos. Escalável para equipas com um número arbitrário de robôs.

15 RAC - Robótica Académica de Coimbra15 Jul. 2005 Arquitectura: versão Distribuída Robôs  Três níveis de controlo. Sensores globais Os robôs trocam informação para cooperarem. Modelo do mundo.  Fusão sensorial.  Árbitro. Acesso ao modelo do mundo pelos robôs. Notificação automática de eventos importantes. Supervisão e monitorização.

16 RAC - Robótica Académica de Coimbra16 Jul. 2005 Arquitectura: versão Centralizada (implementada) BRAIN Centralized Controller ACT1 Actuators, robot 1 ACT2 Actuators, robot 2 ACTn Actuators, robot n RFRINT Referee Interface INTGLBVIS Interface with global vision SUPERVISION Visualization and supervision of the team World Model WM R1 R2 Rn Shared Memor y Wireless link / UDP TCP/I P link RS/23 2 link

17 RAC - Robótica Académica de Coimbra17 Jul. 2005 Sumário Enquadramento do projecto Robôs da RAC  Hardware  Cinemática Software de controlo da equipa Sistema de Visão Global Estado do projecto e perspectivas futuras

18 RAC - Robótica Académica de Coimbra18 Jul. 2005 Sistema de Visão Global Objectivo: obter o estado do jogo.  Robôs da equipa: Posição, orientação e velocidade.  Robôs adversários: Toda a informação que se conseguir obter.  Bola: Posição e velocidade. Remote PC Global camera Marcas coloridas sobre os robôsBola de golf cor-de-laranja

19 RAC - Robótica Académica de Coimbra19 Jul. 2005 Segmentação de Cor

20 RAC - Robótica Académica de Coimbra20 Jul. 2005 Sumário Enquadramento do projecto Robôs da RAC  Hardware  Cinemática Software de controlo da equipa Sistema de Visão Global Estado do projecto e perspectivas futuras

21 RAC - Robótica Académica de Coimbra21 Jul. 2005 Conclusão Estado Actual do Projecto  Protótipo do robô testado com sucesso.  Montagem da 1.ª equipa de robôs: em curso.  Geração e controlo de trajectórias.  Sistema de visão global.  Software de controlo centralizado da equipa. Perspectivas futuras  Realização dos primeiros jogos.  Montagem de um kicker nos robôs.  Software de controlo distribuído da equipa.  Competição ao mais alto nível: RoboCup.

22 RAC - Robótica Académica de Coimbra22 Jul. 2005 Equipa de desenvolvimento da RAC

23 RAC - Robótica Académica de Coimbra23 Jul. 2005 Vídeo (Abr 2005)