FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt http://ltodi.est.ips.pt/aabreu Setúbal, 5 de Junho de 2002

FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Agenda: Visão genérica sobre a Robótica Móvel Modelo central versus comportamentos Robô Khepera Módulo de comportamento Exemplos de comportamentos Conclusões

FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Introdução Tipos de robótica móvel: Controlada remotamente por um operador (desminagem) Veículos auto-guiados (seguem fios ou linhas colocadas no chão) Veículos que recebem directivas de um operador e autonomamente desempenham as tarefas (Mars sojourney) Veículos autónomos com uma dada especialização (limpeza) Veículos totalmente autónomos (robôs domésticos)

Ambientes de operação de robôs móveis Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Ambientes de operação de robôs móveis Terra (entre portas e fora de portas)

Ambientes de operação de robôs móveis Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Ambientes de operação de robôs móveis Ar

Ambientes de operação de robôs móveis Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Ambientes de operação de robôs móveis Água

Tipos de robôs móveis terrestres Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Tipos de robôs móveis terrestres Com uma perna

Tipos de robôs móveis terrestres Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Tipos de robôs móveis terrestres Com duas pernas

Tipos de robôs móveis terrestres Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Tipos de robôs móveis terrestres Com três pernas

Tipos de robôs móveis terrestres Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Tipos de robôs móveis terrestres Com quatro pernas

Tipos de robôs móveis terrestres Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Tipos de robôs móveis terrestres Com seis pernas

Tipos de robôs móveis terrestres Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Tipos de robôs móveis terrestres Disposição das rodas em função dos motores: Diferencial

Tipos de robôs móveis terrestres Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Tipos de robôs móveis terrestres Disposição das rodas em função dos motores: syncro-drive

Tipos de robôs móveis terrestres Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Tipos de robôs móveis terrestres Rodas omnidireccionais

Tipos de robôs móveis terrestres Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Tipos de robôs móveis terrestres Modulares

FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Para começar... Lego Mindstorms (<250€)

FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robótica móvel agrega estudos de: Engenharia Mecânica (configuração física, materiais) Electrónica (energia, comunicações) Controlo (estabilidade) Informática (programação, algoritmos) Ciências da vida (Etologia, Sociologia, Neuro-ciências, etc.) Matemática

FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Sensores: Distância (ultrasons, infravermelhos, imagens, LASER) Variados (luz, som, pressão, temperatura, orientação) Câmaras de imagem (reconhecimento de formas) Pele artificial

FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Actuadores/efectores: Motores Eléctricos (corrente contínua, passo-a-passo) que permitem mover: garras rodas juntas (joelhos, dedos, olhos, cabeças, torsos) actuadores pneumáticos e hidráulicos.

FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL O que é a robótica móvel? Conjunto de algoritmos que transformam os valores dos sensores e estado interno do robô, em valores a aplicar aos actuadores, de modo a atribuir um elevado grau de autonomia e robustez no cumprimento dos objectivos do veículo.

FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Arquitectura baseada em modelo central ou sentir-modelar-actuar carácter sequencial falha um, falham todos fraca reactividade requer grandes computadores

FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Arquitectura baseada em comportamentos carácter paralelo a falha de um não implica o colapso boa reactividade implementações em HW distribuído

FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robô Khepera 5.5 cm H=3.5 cm

FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robô Khepera 5.5 cm H=3.5 cm 8 sensores de distância/luminosidade 2 motores cc

FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robô Khepera 5.5 cm H=3.5 cm 8 sensores de distância/luminosidade 2 motores cc

FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Módulo de comportamento A capacidade e o estado são avaliados com base em lógica difusa

FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Composição de módulos A fusão de módulos de comportamento é feita com base em lógica difusa

FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Exemplo: mover e desviar-de-obstáculos

FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Comportamento: seguir-paredes

FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Missão: robô recolector

FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Conclusões a robótica móvel reúne estudos de muitas áreas; área de estudo difícil devido a modelar-se comportamento animal, não sendo este generalizável ou universal; apesar das dificuldades, a robótica móvel não é ficção; são necessários poucos conhecimentos para colocar um robô em funcionamento com capacidades semelhantes a uma bactéria; um dos problemas mais difíceis é a percepção, provavelmente mais difícil que a inteligência; Melhor que ser inteligente é saber sobreviver;

FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Conclusões (cont.) modelos racionais complexos levam a grandes robôs; modelos racionais simples (distribuídos) levam a pequenos robôs; arquitecturas baseadas em comportamentos têm produzido pequenos robôs robustos e autónomos; inspiração na Biologia porque esta fornece inúmeros exemplos de soluções simples e mais que testadas: o cérebro apresenta uma organização distribuída ; o comportamento animal é mais reactivo do que racional; compreender o comportamento/fisiologia animal é uma base sustentável para a construção de modelos de comportamento autónomo.