ROBOSENSE Percepção Robótica em Plataforma Móvel Autônoma Apresentador: Pablo Javier Alsina Universidade Federal do Rio Grande do Norte Departamento de.

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1 ROBOSENSE Percepção Robótica em Plataforma Móvel Autônoma Apresentador: Pablo Javier Alsina Universidade Federal do Rio Grande do Norte Departamento de Engenharia de Computação e Automação

2 Resumo O Projeto aborda o problema de percepção robótica embarcada em uma plataforma móvel autônoma. Desenvolvimento de robô móvel de baixo custo, dotado de braço manipulador, odometria, sonares, sistema de visão estéreo e capacidade de processamento embarcado. Protótipo para desenvolvimento e teste de aplicações que envolvem monitoração, navegação e manipulação de forma autônoma.

3 Financiamento CNPq (CTINFO 11/2002 - PDPG–TI) Valor Global:R$ 123.692,50 Custeio:R$ 59.711,30 Capital:R$ 35.000,00 Bolsas:R$ 28.981,20 (5 bolsas ITI) Duração: 2 anos

4 Equipe Pesquisadores: Adelardo Adelino Dantas de Medeiros Luiz Marcos Garcia Gonçalves Pablo Javier Alsina (Coordenador)

5 Equipe Bolsistas ITI: Anderson Abner de Santana Souza Carlos Gustavo Rangel Serrano Jefferson Delfino Freire Keite Clembet Araújo Paulo Henrique Costa Câmara Voluntários: Jonathan Paulo Pinheiro Pereira Leonardo Sávio Guanabara Ramalho Thayse Priscila Franca Lennedy Campos Soares

6 Equipe Mestrandos: João Paulo de Araújo Bezerra José Savio Alves de Sousa Segundo Marcelo Borges Nogueira Paulo Henrique Novais Mota Ricardo Wendell Samaherni Morais Dias Doutorandos: Anfranserai Morais Dias Diogo Pinheiro Fernandes Pedrosa Francisco Petrônio Alencar de Medeiros

7 Problemática Percepção envolve aquisição de dados de múltiplos sensores, processamento, fusão e extração de informação útil. O custo computacional é elevado, particularmente em visão computacional. Robôs disponíveis no mercado são caros.

8 Objetivos Desenvolver protótipo de baixo custo e tecnologia nacional. Desenvolver técnicas, teorias e métodos de percepção robótica em tempo real. Integrar e fortalecer o grupo de robótica da UFRN. Capacitar o grupo na área de percepção robótica. Publicar os resultados obtidos Repassar o know-how a outros grupos de pesquisa nacionais.

9 Especificações Plataforma móvel autônoma Baixo custo Tecnologia nacional Arquitetura deve incorporar múltiplos sensores Cabeça com Visão Estéreo Dois braços com garras Alimentação: 2 baterias 12 V/ 9 Ah

10 Projeto mecânico Duas rodas com acionamento diferencial e duas rodas livres Carga útil 40 kg Velocidade 0.5 m/s Aceleração 0.1 m/s 2 Cada braço com cinco juntas Garra abre-fecha – carga 0.5 kg Cabeça de 5 GDL – olhos independentes.

11 Projeto mecânico Base do robô

12 Projeto mecânico Braço

13 Projeto mecânico Braço

14 Projeto mecânico Braço

15 Projeto mecânico Braço: detalhe de junta do ombro

16 Projeto mecânico Braço: detalhe de Cotovelo / punho

17 Projeto mecânico Braço: detalhe de Cotovelo / punho

18 Projeto mecânico Garra/punho

19 Projeto mecânico Garra/punho

20 Projeto mecânico Cabeça

21 Projeto mecânico Cabeça

22 Projeto mecânico Cabeça

23 Projeto mecânico

24 Arquitetura de Hardware PC Proc. Imagem PC Deliberação PC E/S Ethernet HD Frame-grabber PCI-CAN Processamento Embarcado Câmera CAN PIC (2 - rodas) Motor CC Encoder PIC, (5 – cabeça) Motor CC EncoderFim de curso PIC, (2 – ombros) Motor CC EncoderFim de curso PIC (8 - braços) Motor CC Potenc. PIC (2 - garras) Motor CC PIC (1 - sonares) 6 sonares

25 Rede sensores/atuadores

26 Placa sensor/atuador

27 Sonares Para construção de mapas e contorno de obstáculos Cinturão de 6 sonares:

28 Sonares Sonar Polaroid série 6500 Alcance: aprox. 8 m Freqüência: 50 kHz Abertura: aprox. 30 o

29 Sonares

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34 Resultados - Teste 1 Distância ao obstáculo d (m) Duração ECHO – INIT t (ms) 0,53 1,06 1,59 2,012 3,017 4,023 5,029 6,034 7,040 8,044 9,044

35 Sistema de visão A Cabeça Estéreo Proposta: 5 Graus de Liberdade 2 Câmeras Frame grabber 20 Quadros por Segundo

36 Descrição da Cabeça Modelo Cinemático 5 Graus de Liberdade Movimento do Pescoço Pan (Esquerdo e Direito) Tilt (Esquerdo e Direito)

37 Descrição da Cabeça Modelo Físico Elos em Alumínio 5 Motores 5 Encoders

38 Simulador e Experiências Iniciais Simulador Cinemático Layout Diferente do Implementado Modelo Cinemático Igual

39 Simulador e Experiências Iniciais Modos de Operação Dependende Independente

40 Sistema Proposto Aquisição de imagens pelas câmeras Pré-processamento Cruzamento de informações Algoritmos de alto nível

41 Redução de Resolução Criação de Imagem em Multi-Resolução

42 Filtragem das Imagens Imagem Original Imagens em MR Gradiente Direção X Gradiente Direção Y Gaussiano Laplaciano Movimento

43 Resultados Obtidos Etapa Multi-resolução (  s) Original (  s) Multi-resolução244- Gaussiano58410480 Gradiente116921020 Laplaciano57910506 Movimento625355 Total263847361

44 Perspectivas Finalizar a Construção mecânica Implementar os circuitos eletrônicos Integrar o hardware Desenvolver software básico Desenvolver rotinas de visão, localização, navegação e manipulação

45 Questões? Maiores informações com a equipe, no Laboratório de Sistemas Inteligentes DCA/CT/UFRN pablo@dca.ufrn.br