Intr

oduç

ão • A robótica promove diversos benefícios a sociedade;

• Os robôs podem ser divididos em diferentes tipos, onde cada um se encaixa com propósitos diferentes, arquitetados de maneiras distintas.

Exem

plo

de ro

bôs

de

mob

ilida

de te

rres

tre

O Axel Rover é um exemplo de robô com duas rodas. Desenvolvido pela NASA, o robô permite uma maior versatilidade em seu movimento, e é usado para exploração de terrenos em Marte, em lugares que a Curiosity pode ter dificuldade de acesso.

O EOD-Robots, exemplo de robôs com esteira, construídos para poupar a vida de soldados no campo de batalha. Estes robôs são equipados com esteiras iguais a tanques de guerra, a fim de suportar grandes pesos em diferentes tipos de terrenos. Alguns destes robôs, por exemplo, são utilizados para o desarmamento de bombas

Robô

s au

tôno

mos • Robôs autônomos podem tomar

decisões e realizar tarefas especificas em ambientes desestrudos sem a intervenção humana.

• Existem diferentes tipos de automação, que introduzem técnicas diferentes para a realização de determinada tarefa:– Robôs executores;– Robôs baseados em sensores;

Aplic

açõe

s de

robô

s au

tôno

mos

• Indústria• Transporte e Vigilância• Pesquisa e Ciência• Serviços

Qua

is h

abili

dade

s um

robô

au

tôno

mo

prec

isa?

• Identificação: O que é isto?- Detecção/reconhecimento de objetos

• Movimentação: Como eu me movo com segurança?- Desvio de obstáculos, direção

• Manipulação: Como eu mudo isto?- Interação com objeto / ambiente

• Navegação: Onde eu estou?- Mapeamento / localização

O P

roje

to • Este trabalho tem como propósito o desenvolvimento de um robô semi-autônomo, que utilizará um smartphone como principal fonte de processamento, além de ser o principal sensor ao meio externo, utilizando sua câmera como guia para se orientar por trilhas ou caminhos através de métodos de visão computacional, a fim de se chegar a um destino.

Visã

o Co

mpu

taci

onal • Conjunto de técnicas e métodos que

permitem que um sistema consiga interpretar imagens.

• Passos:– Aquisição da imagem;– Pré-processamento;– Extração de características;– Detecção e segmentação;– Processamento de alto nível;

Por q

ue v

isão

com

puta

cion

al? • Pontos positivos:

– Fonte rica de informação sobre o ambiente;– Principal sensor humano;

• Pontos negativos:– Complexidade em extrair informações de

imagens– Requer alto processamento;

Prop

osta

de

solu

ção

Impl

emen

taçã

o 1. Construção do protótipo do robô NXT.2. Desenvolvimento da API de comunicação

via Bluetooth entre o Celular e o NXT.3. Desenvolvimento do controle manual4. Desenvolvimento do módulo de detecção

e perseguição de linhas.5. Desenvolvimento do módulo de detecção

e perseguição de pistas.6. Desenvolvimento do módulo de detecção

de círculos para execução de alguma ação pré-determinada.

Ambi

ente

de

dese

nvol

vim

ento Tegra Android Developer Pack 1.0r8

• IDE Eclipse• SDK Android• Biblioteca OpenCVhttp://www.nvidia.com/content/devzone/tegra-android-developer-pack.html

A linguagem utilizada para o desenvolvimento da aplicação é o Java.

Cons

truç

ão d

o pr

otóti

po

API d

e co

mun

icaç

ão A API de comunicação foi desenvolvida para permitir que o Celular se comunique com o NXT. Foi desenvolvida baseada no protocolo Lego Communication Protocol (LCP, Bluetooth). Sua documentação é descrita em:http://mindstorms.lego.com/en-us/support/files/default.aspx

Cont

role

man

ual

Det

ecçã

o de

Lin

ha p

or C

or

Det

ecçã

o da

Pis

ta

Det

ecçã

o de

Circ

ulo

por C

or

Func

iona

men

to d

a Ap

licaç

ão

Resu

ltado

s do

Con

trol

e M

anua

l• Através da interação do

usuário, o robô passou a se locomover na direção desejada

• O protótipo inicial se baseou na utilização do módulo de controle manual

• Um dos problemas encontrados neste módulo foi o tratamento da conexão bluetooth. Caso a mesma não fosse fechada corretamente após seu uso, a aplicação passava a exibir mensagens de erro, impossibilitando seu uso em diante.

Resu

ltado

s do

Con

trol

e M

anua

l• Com o protótipo inicial fechado, foi possível

trabalhar no desenvolvimento da autonomia do robô.

• O módulo de detecção de linhas por cores foi desenvolvido com o propósito da detecção de trajetos e rotas baseado em cores específicas.

• O robô conseguiu se locomover em linha reta como esperado quando identificado à rota, porém, teve problemas quando o trajeto possuía curvas, ou o robô saísse de uma trajetória linear

Resu

ltado

s do

Con

trol

e Au

tôno

mo

• Com o desenvolvimento do módulo de detecção de pistas, o robô passou a ter uma autonomia maior, independendo da necessidade específica de rotas pré-determinadas.

• O desempenho da locomoção do robô também é influenciado pela luz ambiente.

• O módulo de detecção de símbolos permite que o robô consiga identificar quando chegar a seu caminho. A princípio, este processo seria realizado via o reconhecimento de QR Code, porém, foi identificado uma maior complexidade neste processo, e comparado ao tempo final de entrega do projeto, a identificação de símbolos utilizando a biblioteca OpenCV se tornou uma saída viável. Desta maneira, o robô pára ao identificar um número de círculos pré-determinados.

Resu

ltado

s do

Con

trol

e Au

tôno

mo

O robô conseguiu se locomover em linha reta como esperado quando identificado à rota, porém, teve problemas quando o trajeto possuía curvas, ou o robô saísse de uma trajetória linear. Desta forma, foi identificada a necessidade de regular a velocidade dos motores baseado no número de pontos encontrados no trajeto, garantindo uma melhor locomoção mais suave.

Resu

ltado

s do

Con

trol

e Au

tôno

mo

Resu

ltado

s do

Con

trol

e Au

tôno

mo

Conc

lusõ

es • O objetivo do projeto foi alcançado com êxito.• As demais etapas do desenvolvimento foram

concluídas completamente, onde cada módulo funcionou como esperado;

• Entre os módulos aplicados, a detecção de linha foi a mais fácil de ser implementada, e a mais precisa, ao contrário da detecção de pista;

• Além da aplicação e da compreensão de novos conceitos, foram adquiridos conceitos ao longo do curso.

Trab

alho

s Fu

turo

s • Aprimorar as técnicas de visão computacional, para permitir que o robô consiga se adaptar a novos ambientes fechados, como faculdades e outros locais públicos.

• Também se sugere a implementação de novos recursos, como a possibilidade de locomoção em ambientes abertos, utilizando o GPS como sensor externo, aproveitando a utilização do módulo de lane detection para locomoção autônoma.

• O robô também pode sofrer adaptações em sua estrutura, para melhor locomoção, com a inclusão de novos sensores para permitir a interpretação do mundo externo. Entre elas, a inclusão do sensor ultrassônico para identificação de obstáculos a frente, além do sensor laser, para permitir detecção de degraus a frente.

Refe

rênc

ias • DA SILVA, LUCIANO ROTTAVA. Análise e programação de robôs móveis autônomos na

plataforma Eyebot. Disponível em: <http://www.das.ufsc.br/~rottava/download/dissertacao.pdf>.

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correction method for autonomous control of a biped intelligent robot. 2010.• CUBEK, RICHARD. A Color Blob Based Robot Vision, 2010. Disponível em: <http://amser.hs-

weingarten.de/cms/administrator/components/com_intranet/uploads/paper/70/pa_cubek.pdf>.

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• REN, F. HUANG, J. TERAUCHI, M. JIANG, R. KETTLE, R. Lane Detection on the iPhone • Suzuki, S. and Abe, K., Topological Structural Analysis of Digitized Binary Images by Border

Following. CVGIP 30 1, pp 32-46 (1985)