Post on 18-Apr-2015
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO 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
Agenda:
• Visão genérica sobre a Robótica Móvel• Modelo central versus comportamentos• Robô Khepera• Módulo de comportamento• Exemplos de comportamentos• Conclusões
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Introdução
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
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 InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Terra (entre portas e fora de portas)
Ambientes de operação de robôs móveis
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Ar
Ambientes de operação de robôs móveis
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Água
Tipos de robôs móveis terrestres
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Com uma perna
Tipos de robôs móveis terrestres
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Com duas pernas
Tipos de robôs móveis terrestres
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Com três pernas
Tipos de robôs móveis terrestres
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Com quatro pernas
Tipos de robôs móveis terrestres
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Com seis pernas
Tipos de robôs móveis terrestres
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Disposição das rodas em função dos motores: Diferencial
Tipos de robôs móveis terrestres
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Disposição das rodas em função dos motores: syncro-drive
Tipos de robôs móveis terrestres
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Rodas omnidireccionais
Tipos de robôs móveis terrestres
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Modulares
Para começar...
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Lego Mindstorms (<250€)
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO 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
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Sensores:
• Distância (ultrasons, infravermelhos, imagens, LASER)
• Variados (luz, som, pressão, temperatura, orientação)
• Câmaras de imagem (reconhecimento de formas)
• Pele artificial
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO 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.
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO 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.
Arquitectura baseada em modelo central ou sentir-modelar-actuar
percepção modelação planeamento execução controlosensores actuadores
• carácter sequencial• falha um, falham todos• fraca reactividade• requer grandes computadores
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
mover
desviar de obstáculos
ir para a luz
apanhar objectos
sensores actuadores
Arquitectura baseada em comportamentos
• carácter paralelo• a falha de um não implica o colapso• boa reactividade• implementações em HW distribuído
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Robô Khepera
5.5 cmH=3.5 cm
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Robô Khepera
5.5 cmH=3.5 cm
8 sensores de distância/luminosidade2 motores cc
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Robô Khepera
5.5 cmH=3.5 cm
8 sensores de distância/luminosidade2 motores cc
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Módulo de comportamento
capacidade
estado interno
estado externo
actividade
acção
A capacidade e o estado são avaliados com base em lógica difusa
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Composição de módulos
capacidade
estado interno
estado externo
actividade
acção
capacidade
estado interno
estado externo
actividade
acção
actividade
acção
A fusão de módulos de comportamento é feita com
base em lógica difusa
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Exemplo: mover e desviar-de-obstáculos
mover R,V
desviar-de-obstáculos
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Comportamento: seguir-paredes
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Missão: robô recolector
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO 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;
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO 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.
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL