Inteligência Artificial e Robótica: Futebol com Equipas de ...

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Inteligência Inteligência Artificial e Artificial e Rob Robó tica tica: : Futebol Futebol com com Equipas Equipas de de Robôs Robôs Lu Luí s Paulo Reis s Paulo Reis [email protected] [email protected] http:// http:// www.fe.up.pt www.fe.up.pt/ ~lpreis ~lpreis LIACC LIACC – Lab. Inteligência Artificial e Ciência de Computadores Lab. Inteligência Artificial e Ciência de Computadores FEUP FEUP – Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto LIACC LIACC-FEUP FEUP Lu Luí s Paulo Reis s Paulo Reis - Alantejo, Outubro de 2005 Alantejo, Outubro de 2005 Slide N Slide Nº 2 Estrutura da Apresenta Estrutura da Apresentaç ão ão § Agentes, Sistemas Agentes, Sistemas Multi Multi- Agente Agente e e Coordena Coordenação ão § Introdu Introdução ao Futebol Rob ão ao Futebol Robótico tico – RoboCup RoboCup § A Liga de Robôs com Pernas e a A Liga de Robôs com Pernas e a Plataforma Rob Plataforma Robótica AIBO tica AIBO § Equipa FC Equipa FC Portus Portus - Liga de Robôs com Liga de Robôs com Pernas Pernas § Conclusões Conclusões

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InteligênciaInteligência Artificial e Artificial e RobRobóóticatica: : FutebolFutebol com com EquipasEquipas de de RobôsRobôs

LuLuíís Paulo Reiss Paulo [email protected]@fe.up.pt

http://http://www.fe.up.ptwww.fe.up.pt//~lpreis~lpreisLIACC LIACC –– Lab. Inteligência Artificial e Ciência de ComputadoresLab. Inteligência Artificial e Ciência de ComputadoresFEUP FEUP –– Faculdade de Engenharia da Universidade do PortoFaculdade de Engenharia da Universidade do Porto

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Estrutura da ApresentaEstrutura da Apresentaççãoão

§§ Agentes, Sistemas Agentes, Sistemas MultiMulti--AgenteAgente e e CoordenaCoordenaççãoão§§ IntroduIntroduçção ao Futebol Robão ao Futebol Robóótico tico –– RoboCupRoboCup§§ A Liga de Robôs com Pernas e a A Liga de Robôs com Pernas e a

Plataforma RobPlataforma Robóótica AIBOtica AIBO§§ Equipa FC Equipa FC PortusPortus -- Liga de Robôs com Liga de Robôs com

PernasPernas§§ ConclusõesConclusões

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Estrutura da ApresentaEstrutura da Apresentaççãoão

§§ Agentes, Sistemas Agentes, Sistemas MultiMulti--AgenteAgente e e CoordenaCoordenaççãoão§§ IntroduIntroduçção ao Futebol Robão ao Futebol Robóótico tico –– RoboCupRoboCup§§ A Liga de Robôs com Pernas e a A Liga de Robôs com Pernas e a

Plataforma RobPlataforma Robóótica AIBO tica AIBO §§ Equipa FC Equipa FC PortusPortus -- Liga de Robôs com Liga de Robôs com

PernasPernas§§ ConclusõesConclusões

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Inteligência ArtificialInteligência Artificial

§§ InteligênciaInteligência–– ““Capacidade deCapacidade de resolver novos problemas resolver novos problemas

atravatravéés da utilizas da utilizaçção habilidosa do ão habilidosa do conhecimentoconhecimento””

§§ Inteligência ArtificialInteligência Artificial–– ““Ciência para Ciência para construir mconstruir mááquinas para fazer quinas para fazer

coisas que requerem inteligênciacoisas que requerem inteligência quando feitas quando feitas pelo homempelo homem””

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DefiniDefiniçção de Agenteão de AgenteSistema ComputacionalSistema Computacional::

•• Situado num dado Situado num dado ambienteambiente, , •• PercepPercepççãoão atravatravéés de s de sensoressensores,,•• Decisão e acDecisão e acçção autão autóónomanoma atravatravéés de s de actuadoresactuadores,,•• ComunicaComunicaçção de altoão de alto--nníívelvel (com outros agentes e/ou humanos), (com outros agentes e/ou humanos), •• Desempenhar uma dada Desempenhar uma dada funfunççãoão para a qual foi projectado.para a qual foi projectado.[Reis, 2002][Reis, 2002]

Ambiente Agente

?Percepções

Acções

Sensores

Actuadores

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DefiniDefiniçção de Agenteão de Agente

Hardware Hardware ouou Software com Software com propriedadespropriedades::§§ AutonomiaAutonomia§§ ProPro--ActividadeActividade§§ ReactividadeReactividade§§ HabilidadeHabilidade SocialSocial

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Agentes InteligentesAgentes Inteligentes§§ Agente:Agente:

–– ApercebeApercebe--se do ambiente atravse do ambiente atravéés de sensores e age atravs de sensores e age atravéés de s de actuadoresactuadores

–– Sensores: Sensores: §§ Olhos, ouvidos, nariz, tacto, gostoOlhos, ouvidos, nariz, tacto, gosto

–– Actuadores: Actuadores: §§ Pernas, braPernas, braçços, mãosos, mãos

§§ Agente RobAgente Robóótico (Corpo):tico (Corpo):–– Sensores: Sensores: §§ CamerasCameras, , sonaressonares, infra, infra--vermelhosvermelhos

–– Actuadores: Actuadores: §§ Motores, rodasMotores, rodas

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Os Ambientes do RoboCupOs Ambientes do RoboCup

§§ Os mais Complexos:Os mais Complexos:–– InacessInacessííveisveis–– Não DeterminNão Determiníísticossticos–– DinâmicosDinâmicos–– ContContíínuosnuos–– MultiMulti--AgenteAgente

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Sistemas Sistemas MultiMulti--AgenteAgente

§§ VVáários Agentes: rios Agentes: –– CooperaCooperaçção ão vsvs CompetiCompetiççãoão

§§ ComunicaComunicaçção:ão:–– O quê, quando, a quem e como comunicar?O quê, quando, a quem e como comunicar?–– Protocolos de comunicaProtocolos de comunicaçção e linguagens standardão e linguagens standard

§§ AprendizagemAprendizagem§§ CoordenaCoordenaçção ão ((““trabalhar em conjunto de forma trabalhar em conjunto de forma

harmoniosaharmoniosa””):):–– Agentes Competitivos: NegociaAgentes Competitivos: Negociaçção, ão, ResRes. Conflitos. Conflitos–– Agentes Cooperativos: CooperaAgentes Cooperativos: Cooperaçção, Equipasão, Equipas

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Estrutura da ApresentaEstrutura da Apresentaççãoão

§§ Agentes, Sistemas Agentes, Sistemas MultiMulti--AgenteAgente e e CoordenaCoordenaççãoão§§ IntroduIntroduçção ao Futebol Robão ao Futebol Robóótico tico –– RoboCupRoboCup§§ A Liga de Robôs com Pernas e a A Liga de Robôs com Pernas e a

Plataforma RobPlataforma Robóótica AIBOtica AIBO§§ Equipa Equipa PortusPortus para a Liga de Robôs com para a Liga de Robôs com

PernasPernas§§ ConclusõesConclusões

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IntroduIntroduçção ao Futebol Robão ao Futebol RobóóticoticoO Projecto RoboCupO Projecto RoboCup

§§ ProjectoProjecto InternacionalInternacional–– Inteligência Artificial (DistribuInteligência Artificial (Distribuíída)da) e e –– RobRobóótica Inteligentetica Inteligente

§§ FutebolFutebol -- ttóópico central de investigapico central de investigaçção:ão:–– Jogo colectivo Jogo colectivo complexo e atractivocomplexo e atractivo–– Enorme leque de Enorme leque de Tecnologias:Tecnologias:§§ Agentes AutAgentes Autóónomos, nomos, Sistemas Sistemas MultiMulti--AgenteAgente, ,

CooperaCooperaçção, ão, RobRobóóticatica, Comunica, Comunicaçção, Fusão ão, Fusão Sensorial, RaciocSensorial, Raciocíínio em Temponio em Tempo--Real, Real, Aprendizagem, etc.Aprendizagem, etc.

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IntroduIntroduçção ao Futebol Robão ao Futebol RobóóticoticoObjectivos do Projecto RoboCupObjectivos do Projecto RoboCup

§§ Objectivo do Projecto: Objectivo do Projecto:

–– ““Que em 2050, uma equipa de Robôs consiga Que em 2050, uma equipa de Robôs consiga vencer a equipa humana campeã do mundo!vencer a equipa humana campeã do mundo!””

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IntroduIntroduçção ao Futebol Robão ao Futebol RobóóticoticoModalidades do RoboCupModalidades do RoboCup

§§ Modalidades do RoboSoccerModalidades do RoboSoccer–– SimulaSimulaçção ão -- SoccerServerSoccerServer–– Robots Robots SmallSmall--SizeSize–– Robots Robots MediumMedium--SizeSize–– Robots Robots LeggedLegged ((AiboAibo da da SonySony))–– Robots Robots HumanoidesHumanoides

§§ Desafios AssociadosDesafios Associados

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IntroduIntroduçção ao Futebol Robão ao Futebol RobóóticoticoDesafios AssociadosDesafios Associados

§§ Desafios AssociadosDesafios Associados–– Liga de TreinadoresLiga de Treinadores–– SimulaSimulaçção 3Dão 3D–– RoboCupRoboCup RescueRescue –– SimulaSimulaççãoão–– RoboCupRoboCup RescueRescue -- RobotsRobots–– RoboCup JRoboCup Júúniornior–– Desafios (Desafios (ChallengesChallenges) nas ) nas

VVáárias Ligasrias Ligas–– VisualizadoresVisualizadores 3D3D–– Comentadores InteligentesComentadores Inteligentes

§§ Conferência CientConferência Cientííficafica

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RoboCupRoboCupCampeonato do Mundo de Futebol RobCampeonato do Mundo de Futebol Robóóticotico

–– RoboCupRoboCup 1997 1997 –– NagoyaNagoya –– JapãoJapão–– RoboCupRoboCup 1998 1998 –– Paris Paris –– FranFranççaa–– RoboCupRoboCup 1999 1999 –– Estocolmo Estocolmo –– SuSuééciacia–– RoboCupRoboCup 2000 2000 –– MelbourneMelbourne –– AustrAustráália lia –– RoboCupRoboCup 2001 2001 –– Seattle Seattle –– EUA EUA –– RoboCupRoboCup 2002 2002 –– FukuokaFukuoka –– Japão Japão –– RoboCupRoboCup 2003 2003 –– PadovaPadova –– ItItáália lia –– RoboCupRoboCup 2004 2004 –– Lisboa Lisboa –– PortugalPortugal–– RoboCupRoboCup 2005 2005 –– OsakaOsaka –– JapãoJapão

–– RoboCupRoboCup 2006 2006 –– Bremen Bremen –– AlemanhaAlemanhaOutros Campeonatos Locais:Outros Campeonatos Locais:•• GermanGerman OpenOpen (Europeu), (Europeu), AustralianAustralian OpenOpen, , AmericanAmerican OpenOpen, ,

PortuguesePortuguese OpenOpen, , IranianIranian OpenOpen!!

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RoboCupRoboCupCampeonato do Mundo de Futebol RobCampeonato do Mundo de Futebol Robóóticotico

§§ Potências Mundiais:Potências Mundiais:–– JapãoJapão–– AlemanhaAlemanha–– EUAEUA–– AustrAustráálialia–– PortugalPortugal–– IrãoIrão–– ChinaChina–– HolandaHolanda

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RoboCup 2002 RoboCup 2002 –– Fukuoka DomeFukuoka Dome

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RoboCup 2002 RoboCup 2002 –– Fukuoka DomeFukuoka DomeCerca de 1500 Investigadores e 150000 espectadoresCerca de 1500 Investigadores e 150000 espectadores

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IntroduIntroduçção ão -- Futebol RobFutebol Robóótico tico A Liga de SimulaA Liga de Simulaççãoão

§§ Robôs Virtuais (agentes de software)Robôs Virtuais (agentes de software)§§ Campo virtual com 105*68mCampo virtual com 105*68m§§ Agentes controlados por Agentes controlados por

computadores ou processos distintoscomputadores ou processos distintos§§ SimuladorSimulador envia percepenvia percepçções e recebe ões e recebe

acacçções dos agentesões dos agentes§§ Equipas de 11 jogadores (+ treinador)Equipas de 11 jogadores (+ treinador)

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IntroduIntroduçção ão -- Futebol RobFutebol Robóótico tico A Liga de A Liga de SmallSmall--SizeSize

§§ Equipas de 5 RobôsEquipas de 5 Robôs com 15cmcom 15cm§§ Campo 4x5mCampo 4x5m§§ Robôs controlados por rRobôs controlados por ráádio por dio por

um computador centralum computador central§§ Visão fornecida por uma câmara Visão fornecida por uma câmara

no cimo do campono cimo do campo

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 2121

IntroduIntroduçção ão -- Futebol RobFutebol Robóótico tico A Liga de A Liga de SmallSmall--SizeSize

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IntroduIntroduçção ão -- Futebol RobFutebol Robóótico tico A Liga de A Liga de SmallSmall--SizeSize

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IntroduIntroduçção ão -- Futebol RobFutebol Robóótico tico A Liga de A Liga de MiddleMiddle--SizeSize

§§ Equipas de 4 RobôsEquipas de 4 Robôs com 80cmcom 80cm§§ Campo com 8x16mCampo com 8x16m§§ Robôs autRobôs autóónomosnomos (visão e (visão e

decisão locais)decisão locais)§§ LocalizaLocalizaçção e Navegaão e Navegaçção ão

muito complexasmuito complexas

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IntroduIntroduçção ão -- Futebol RobFutebol Robóótico tico A Liga de A Liga de MiddleMiddle--SizeSize

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IntroduIntroduçção ão -- Futebol RobFutebol Robóótico tico A Liga de A Liga de MiddleMiddle--SizeSize

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IntroduIntroduçção ão -- Futebol RobFutebol Robóótico tico A Liga A Liga SonySony LeggedLegged

§§ Equipas de 4 robôs Equipas de 4 robôs –– cães cães SonySony AIBOAIBO§§ Campo com 5*4m e Robôs com 30cmCampo com 5*4m e Robôs com 30cm§§ Robôs autRobôs autóónomosnomos (comunica(comunicaçção por ão por

ááudio e udio e wirelesswireless))§§ Visão, localizaVisão, localizaçção e locomoão e locomoçção muito ão muito

complexoscomplexos

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IntroduIntroduçção ão -- Futebol RobFutebol Robóótico tico A Liga A Liga SonySony LeggedLegged

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IntroduIntroduçção ão -- Futebol RobFutebol Robóótico tico A Liga A Liga SonySony LeggedLegged

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IntroduIntroduçção ão -- Futebol RobFutebol Robóótico tico A Liga A Liga SonySony LeggedLegged

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 3030

IntroduIntroduçção ão -- Futebol RobFutebol Robóótico tico A Liga de Robôs A Liga de Robôs HumanoidesHumanoides

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IntroduIntroduçção ão -- Futebol RobFutebol Robóótico tico A Liga de Robôs A Liga de Robôs HumanoidesHumanoides

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IntroduIntroduçção ão -- Futebol RobFutebol Robóótico tico RoboCup RescueRoboCup Rescue

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IntroduIntroduçção ão -- Futebol RobFutebol Robóótico tico RoboCup JRoboCup Júúniornior

§§ Futebol, DanFutebol, Dançça e Salvamentoa e Salvamento

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Futebol RobFutebol Robóótico em Portugaltico em PortugalAs 8 Equipas da FEUPAs 8 Equipas da FEUP

§§ Liga de SimulaLiga de Simulaçção ão –– FC PortugalFC Portugal–– LuLuíís Paulo Reis, Nuno Lau (Univ. Aveiro)s Paulo Reis, Nuno Lau (Univ. Aveiro)

§§ Robôs Pequenos Robôs Pequenos –– 5DPO5DPO–– Paulo Costa, AntPaulo Costa, Antóónio P. Moreira, Armando Sousa, Paulo Marquesnio P. Moreira, Armando Sousa, Paulo Marques

§§ Robôs MRobôs Méédios dios –– 5DPO5DPO–– AntAntóónio P. Moreira, Paulo Costa, Armando Sousa, Lunio P. Moreira, Paulo Costa, Armando Sousa, Luíís Paulo Reiss Paulo Reis

§§ Robôs com Pernas Robôs com Pernas –– FC FC PortusPortus–– LuLuíís Paulo Reis, Eugs Paulo Reis, Eugéénio Oliveira, Miguel Rentes, Joana Carneironio Oliveira, Miguel Rentes, Joana Carneiro

§§ VisualizaVisualizaçção 3D da Simulaão 3D da Simulaçção ão –– FC PortugalFC Portugal–– LuLuíís Paulo Reis, Ss Paulo Reis, Séérgio Louro, Eugrgio Louro, Eugéénio Oliveiranio Oliveira

§§ CompetiCompetiçção de Treinadores ão de Treinadores -- FC PortugalFC Portugal–– LuLuíís Paulo Reis, Nuno s Paulo Reis, Nuno LauLau ((UnivUniv . Aveiro). Aveiro)

§§ RoboCup Rescue RoboCup Rescue –– FC PortugalFC Portugal–– LuLuíís Paulo Reis, Nuno s Paulo Reis, Nuno LauLau, Francisco Reinaldo, João Certo, Nuno Cordeiro, Francisco Reinaldo, João Certo, Nuno Cordeiro

§§ Liga de SimulaLiga de Simulaçção 3D ão 3D –– FC PortugalFC Portugal–– LuLuíís Paulo Reis, Nuno s Paulo Reis, Nuno LauLau

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 3535

Futebol RobFutebol Robóótico em Portugaltico em PortugalEquipas no Resto do PaEquipas no Resto do Paííss

§§ Robôs MRobôs Méédios:dios:–– Minho Minho TeamTeam –– UnivUniv. Minho. Minho–– IsocRobIsocRob –– IST IST -- LisboaLisboa–– IsePortoIsePorto –– Instituto Instituto SupSup. . EngEng. Porto. Porto–– CambadaCambada –– UnivUniv. Aveiro. Aveiro

§§ SimulaSimulaçção:ão:–– IsocRobIsocRob –– IST IST –– Lisboa Lisboa (extinta?)(extinta?)–– VitVitóóriaRCriaRC –– FacFac. Ciências . Ciências UnivUniv. Porto . Porto (extinta?)(extinta?)–– AtlanticAtlantic TeamTeam –– FacFac. Ciências . Ciências UnivUniv. Lisboa . Lisboa (extinta?)(extinta?)–– FC Coimbra FC Coimbra –– UnivUniv. Coimbra . Coimbra (iniciando)(iniciando)

§§ RescueRescue–– 5Rings 5Rings –– Inst. Inst. SupSup. Eng. Lisboa . Eng. Lisboa (extinta?)(extinta?)

§§ Robôs PequenosRobôs Pequenos–– RAC RobRAC Robóótica Acadtica Acadéémica de Coimbra mica de Coimbra (iniciando)(iniciando)

§§ Robôs com PernasRobôs com Pernas–– IsocRobIsocRob -- IST IST –– Lisboa Lisboa (iniciando)(iniciando)

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CompetiCompetiçções Robões Robóóticas em Portugalticas em Portugal

§§ Festival Nacional de RobFestival Nacional de Robóótica (2001tica (2001--...)...)§§ MicroMicro--RatoRato / / CiberCiber--RatoRato (1995(1995--……))§§ RobôRobô--BombeiroBombeiro (2003(2003--……))

VVíídeos e Demosdeos e Demos

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 3737

Estrutura da ApresentaEstrutura da Apresentaççãoão

§§ Agentes, Sistemas Agentes, Sistemas MultiMulti--AgenteAgente e e CoordenaCoordenaççãoão§§ IntroduIntroduçção ao Futebol Robão ao Futebol Robóótico tico –– RoboCupRoboCup§§ A Liga de Robôs com Pernas e a A Liga de Robôs com Pernas e a

Plataforma RobPlataforma Robóótica AIBOtica AIBO§§ Equipa Equipa PortusPortus para a Liga de Robôs com para a Liga de Robôs com

PernasPernas§§ ConclusõesConclusões

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 3838

Plataforma RobPlataforma Robóótica AIBOtica AIBO––ERS110ERS110

§§ Microfone Microfone StStééreoreo§§ Sensores de Sensores de

InfravermelhosInfravermelhos§§ Processador MIPSProcessador MIPS§§ Câmara CCD a Cores Câmara CCD a Cores §§ Pernas com 3 graus Pernas com 3 graus

de liberdadede liberdade§§ Sensores de Sensores de

AceleraAceleraçção e Vibraão e Vibraççãoão

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 3939

Plataforma RobPlataforma Robóótica AIBO tica AIBO --ERS210AERS210A

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 4040

Plataforma RobPlataforma Robóótica AIBO tica AIBO --ERS210AERS210A§§ Processador MIPS (400Mhz)Processador MIPS (400Mhz)§§ Câmara VCâmara Víídeo (176x144)deo (176x144)§§ Microfone Microfone StStééreoreo§§ SpeakerSpeaker (8KHz)(8KHz)§§ Luzes (9 Luzes (9 LedsLeds))§§ Bateria de LBateria de Líítiotio§§ ComunicaComunicaçção ão WirelessWireless§§ Sensores:Sensores:

–– AceleraAceleraçção, Toque, Proximidade, Temperatura e ão, Toque, Proximidade, Temperatura e VibraVibraççãoão

§§ Actuadores com 20 Graus de Liberdade:Actuadores com 20 Graus de Liberdade:–– 11--Boca, 3Boca, 3--CabeCabeçça, 2a, 2--Cauda, 1*2Cauda, 1*2--Orelhas, 3*4Orelhas, 3*4--PernasPernas

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 4141

MovimentaMovimentaçção ão –– CabeCabeçça e Caudaa e Cauda

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 4242

MovimentaMovimentaçção ão -- PernasPernas

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 4343

Actuadores Actuadores –– LedsLeds e e SpeakerSpeaker§§ 6 6 LedsLeds na face (olhos):na face (olhos):

–– 4 Vermelhos4 Vermelhos–– 2 Verdes2 Verdes

§§ LedLed de Modode Modo§§ LedLed na cauda (2 cores)na cauda (2 cores)§§ SpeakerSpeaker

–– Qualidade Baixa Qualidade Baixa –– SamplingSampling FreqFreq: 8 KHz: 8 KHz–– 8 Bits linear PCM8 Bits linear PCM–– 1 Canal (1 Canal (monoauralmonoaural))

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 4444

Sensores Sensores –– CabeCabeççaa

§§ Sensor de toque (2 contactos)Sensor de toque (2 contactos)§§ Sensor de Distância (10 a 90 cm): Sensor de Distância (10 a 90 cm):

–– Bastante Preciso!Bastante Preciso!

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 4545

Sensores Sensores –– Toque e SomToque e Som

§§ Toque Toque –– CostasCostas§§ Toque Toque –– QueixoQueixo§§ Toque Toque –– Patas (x4)Patas (x4)§§ Microfone Microfone StStééreoreo

–– SamplingSampling FreqFreq: 16KHz: 16KHz–– 16 bits linear PCM16 bits linear PCM–– 2 canais (est2 canais (estééreo)reo)–– Omnidireccional ou Omnidireccional ou

DireccionalDireccional

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 4646

Sensores Sensores –– Câmara a CoresCâmara a Cores§§ Cores (YUV)Cores (YUV)§§ 176(H)x144(V) pixels176(H)x144(V) pixels§§ 25 FPS 25 FPS §§ 1/6 polegada1/6 polegada§§ Lente: Lente:

–– F 2.0, f=2.18mmmF 2.0, f=2.18mmm§§ Ângulo de Visão: Ângulo de Visão:

–– (H:57,6 x V: 47,8 graus)(H:57,6 x V: 47,8 graus)§§ Ajuste de Ajuste de ShutterShutter SpeedSpeed, ,

White Balance e GanhoWhite Balance e Ganho

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 4747

Sensores Sensores –– Interior do CorpoInterior do Corpo

§§ Sensor de AceleraSensor de Aceleraççãoão ((axax, , ayay e az): e az): --2.0G a +2.0G2.0G a +2.0G§§ Sensor de VibraSensor de Vibraççãoão§§ Sensor de TemperaturaSensor de Temperatura§§ RelRelóógio (e dispositivo de acerto do relgio (e dispositivo de acerto do relóógio)gio)§§ Slots:Slots:

–– PC PC CardCard (Placa (Placa WirelessWireless))–– MemoryMemoryStickStick (Mem(Memóória da ria da SonySony): S): Sóó memmemóórias rias

especiais para Programaespeciais para Programaçção em ão em OpenOpen--RR!!–– Bateria: Bateria de LBateria: Bateria de L íítio (7.4V / 2300mAh)tio (7.4V / 2300mAh)

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 4848

Mecânica Mecânica –– Arquitectura por BlocosArquitectura por Blocos

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 4949

Mecânica Mecânica –– Corpo do RobôCorpo do Robô

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 5050

Mecânica Mecânica –– Corpo do RobôCorpo do Robô

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 5151

Mecânica Mecânica –– Corpo do RobôCorpo do Robô

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 5252

Mecânica Mecânica -- PernasPernas

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 5353

Mecânica Mecânica –– Limites FLimites Fíísicossicos

§§ Cuidado para não Cuidado para não forforççar os motores das ar os motores das pernas e cabepernas e cabeçça!a!§§ OverloadOverload dos motores:dos motores:

–– ShutdownShutdown AutomAutomááticotico

§§ Analisar dependências Analisar dependências entre J1,J2 e J3 das entre J1,J2 e J3 das pernas da frente e trpernas da frente e trááss

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 5454

Mecânica Mecânica -- ActuadoresActuadores

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 5555

Plataforma RobPlataforma Robóótica AIBO tica AIBO –– ERS7ERS7

§§ Processador mais rProcessador mais ráápidopido§§ Plataforma mais robustaPlataforma mais robusta§§ Câmara VCâmara Víídeo (352x288)deo (352x288)§§ 3 Sensores de Proximidade3 Sensores de Proximidade§§ SpeakerSpeaker (16 KHz)(16 KHz)§§ Motores mais fortesMotores mais fortes§§ WirelessWireless IntegradoIntegrado§§ AIBO AIBO MindMind 22§§ CarregadorCarregador

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 5656

Exemplos e AplicaExemplos e Aplicaççõesões§§ Obediência a Comandos Obediência a Comandos (Demo!)(Demo!)

–– Capacidades de AudiCapacidades de Audiçção e Reconhecimento de Vozão e Reconhecimento de Voz§§ DanDançças Diversas as Diversas (Demo!)(Demo!)

–– Capacidades de AcCapacidades de Acççãoão§§ LocalizaLocalizaçção de Bola e outros Objectos ão de Bola e outros Objectos (Demo!)(Demo!)

–– Capacidades de VisãoCapacidades de Visão§§ DiDiáálogo com Humanoslogo com Humanos

–– ComunicaComunicaçção (Audião (Audiçção e Emissão de Sons)ão e Emissão de Sons)§§ Personalidade e EmoPersonalidade e Emoçções ões (Demo!)(Demo!)

–– AIBO ERS7 AIBO ERS7 comocomo mascotemascote

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DEMODEMO

Obediência a Comandos Obediência a Comandos de Vozde Voz

DEMODEMO

DanDançças Simplesas Simples

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 5959

Exemplos e AplicaExemplos e Aplicaççõesões

§§ Controlo Controlo àà DistânciaDistância–– ComunicaComunicaçção ão WirelessWireless–– Controlo da PercepControlo da Percepççãoão

§§ Futebol RobFutebol Robóótico tico (Demo!)(Demo!)–– LocalizaLocalizaçção utilizando Marcadoresão utilizando Marcadores–– Reconhecimento de ObjectosReconhecimento de Objectos–– MovimentaMovimentaççãoão–– MovimentaMovimentaçção de uma Bola ão de uma Bola –– CooperaCooperaçção com outros Robôsão com outros Robôs

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 6060

AIBOWareAIBOWare (Programas da (Programas da SonySony) ) vsvsOutras aplicaOutras aplicaççõesões

§§ AIBOWareAIBOWare: : –– SSóó funciona em funciona em

MemoryMemoryStickStickprpróópriosprios

§§ Programas:Programas:–– AiboLifeAiboLife–– HelloHello AIBOAIBO–– PartyParty MascotMascot–– SpringSpring–– AiboAibo Mind 2Mind 2

§§ AplicaAplicaçções Diversas:ões Diversas:–– Disco AIBODisco AIBO–– ObeyObey CatCat–– BenderBender AIBOAIBO–– AIBO and AIBO and CostelloCostello–– ScoobyScooby AIBOAIBO–– CartmanCartman AIBOAIBO–– BrainBoBrainBo

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 6161

ProgramaProgramaçção em ão em RCodeRCode

§§ LinguagemLinguagem simples simples para para programadoresprogramadoresamadoresamadores§§ ExemplosExemplos de de

VariVariááveisveis do do SistemaSistema–– BrilhoBrilho do do ambienteambiente–– DetecDetecçção de Bola (e ão de Bola (e

sua direcsua direcçção)ão)–– DetecDetecçção de Comando ão de Comando

de vozde voz

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 6262

OPENOPEN--R SDK R SDK -- IntroduIntroduççãoão§§ OPENOPEN--R: R:

–– Interface standard para robôs de entretenimento da Interface standard para robôs de entretenimento da SonySony

§§ OPENOPEN--R SDK R SDK (OPEN(OPEN--R Software R Software DevelopmentDevelopment Kit)Kit)–– Ambiente de desenvolvimento baseado no Ambiente de desenvolvimento baseado no gccgcc (C++)(C++)–– Ferramentas de acesso livreFerramentas de acesso livre–– Arquitectura modular de Hardware e SoftwareArquitectura modular de Hardware e Software–– Suporte para comunicaSuporte para comunicaçção ão WirelessWireless

§§ Sistema Operativo (tempoSistema Operativo (tempo--real): real): AperiosAperios§§ MemoryMemory SticksSticks (gravador ou via (gravador ou via wirelesswireless))§§ OPENOPEN--R R ObjectsObjects::

–– ExecutExecutááveis com a extensão .BINveis com a extensão .BIN–– Comunicam com outros objectos por mensagensComunicam com outros objectos por mensagens

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 6363

Envio e RecepEnvio e Recepçção de Dadosão de Dados

§§ ComunicaComunicaçção entre objectos estabelecida pelo ão entre objectos estabelecida pelo ““subjectsubject e pelo e pelo observerobserver (inclu(incluíídos no dos no ““objectobject””))

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 6464

Envio e RecepEnvio e Recepçção de Dadosão de Dados

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ComunicaComunicaçção entre Objectosão entre Objectos

§§ Linha Dedicada unidireccional entre os Objectos!Linha Dedicada unidireccional entre os Objectos!

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 6666

ComunicaComunicaçção entre Objectosão entre Objectos§§ Um objecto pode estar conectado a mUm objecto pode estar conectado a múúltiplos objectos (1 ltiplos objectos (1

linha dedicada para cada ligalinha dedicada para cada ligaçção unidireccional!)ão unidireccional!)

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 6767

ComunicaComunicaçção entre Objectosão entre Objectos

§§ ÉÉ necessnecessáário criar uma lista com todos os rio criar uma lista com todos os objectos: objectos: object.cfgobject.cfg

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Objectos do SistemaObjectos do Sistema

§§ OVirtualRobotComm.SensorOVirtualRobotComm.Sensor–– InputsInputs dos Sensores: dos Sensores: OSensorFrameVectorDataOSensorFrameVectorData–– CameraCamera: : OFbkImageVectorDataOFbkImageVectorData–– Som:Som: OSoundVectorDataOSoundVectorData

§§ OVirtualRobotComm.EffectorOVirtualRobotComm.Effector–– Output para actuadores: Output para actuadores: OCommandVectorDataOCommandVectorData–– Output para o Output para o SpeakerSpeaker: : OSoundVectorDataOSoundVectorData

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 6969

Objectos do Sistema Objectos do Sistema -- ExemploExemplo

§§ Exemplo: Piscar um olho do AIBOExemplo: Piscar um olho do AIBO

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 7070

Visão do AIBO Visão do AIBO Retirar Dados da CâmaraRetirar Dados da Câmara

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 7171

Visão do AIBOVisão do AIBOTipos de ImagemTipos de Imagem

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 7272

Visão do AIBOVisão do AIBOTabela de DetecTabela de Detecçção de Coresão de Cores

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 7373

ComparaComparaçção ão RCodeRCode / OPEN/ OPEN--RR

§§ Software da Software da SonySony: : AIBOLifeAIBOLife–– EmoEmoçções, instintos, aprendizagem, ões, instintos, aprendizagem,

crescimento, reconhecimento de voz e crescimento, reconhecimento de voz e objectos, etc.objectos, etc.

§§ Programas simples: RProgramas simples: R--CODECODE–– Obediência a comandos de Voz Obediência a comandos de Voz –– DanDançças diversasas diversas–– InteracInteracçção simples com Bolaão simples com Bola

§§ AplicaAplicaçções mais ões mais ““a sa séériorio””: OPEN: OPEN--R SDKR SDK–– Necessidade de programar tudoNecessidade de programar tudo

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 7474

A Liga A Liga SonySony LeggedLeggedRegras do JogoRegras do Jogo

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 7575

A Liga A Liga SonySony LeggedLeggedRegras do JogoRegras do Jogo

§§ Campo de 4.40*2.90mCampo de 4.40*2.90m§§ Equipas de 4 Robôs Equipas de 4 Robôs §§ ComunicaComunicaçção ão WirelessWireless entre entre

robôs (mas não com o exterior)robôs (mas não com o exterior)§§ ÁÁudio sem restriudio sem restriççõesões§§ Bola LaranjaBola Laranja§§ 6 Marcadores (4 Marcadores 6 Marcadores (4 Marcadores

em 2004)em 2004)§§ 2 Balizas coloridas2 Balizas coloridas

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 7676

A Liga A Liga SonySony LeggedLeggedRegras do JogoRegras do Jogo

§§ Duas partes de 10 minutosDuas partes de 10 minutos§§ MudanMudançça de campo e uniformea de campo e uniforme§§ Controlador de jogo Controlador de jogo WirelessWireless§§ SSóó o G.Redes na o G.Redes na áárearea§§ Diversas Faltas (exclusões 30s ou 1min)Diversas Faltas (exclusões 30s ou 1min)

–– ObstruObstruççõesões–– CargaCarga GuardaGuarda--RedesRedes–– InvasãoInvasão dada áárearea–– Etc.Etc.

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 7777

A Liga A Liga SonySony LeggedLeggedVideosVideos

§§ VVíídeosdeos

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 7878

A Liga A Liga SonySony LeggedLeggedVideosVideos

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 7979

Estrutura da ApresentaEstrutura da Apresentaççãoão

§§ Agentes, Sistemas Agentes, Sistemas MultiMulti--AgenteAgente e e CoordenaCoordenaççãoão§§ IntroduIntroduçção ao Futebol Robão ao Futebol Robóótico tico –– RoboCupRoboCup§§ A Liga de Robôs com Pernas e a A Liga de Robôs com Pernas e a

Plataforma RobPlataforma Robóótica AIBO ERS210Atica AIBO ERS210A§§ Equipa FC Equipa FC PortusPortus -- Liga de Robôs com Liga de Robôs com

PernasPernas§§ ConclusõesConclusões

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 8080

ConstruConstruçção de uma Equipaão de uma Equipa§§ Muito CMuito Cóódigo Fonte Dispondigo Fonte Disponíível (plataforma vel (plataforma éé standard logo standard logo

ffáácil reutilizar ccil reutilizar cóódigo)digo)–– GermanGerman TeamTeam–– rUNSWiftrUNSWift–– CMUPackCMUPack–– UTS UTS UnleashedUnleashed–– NubotsNubots–– AsuraAsura–– AraiboAraibo–– BabyBaby TigersTigers–– ……

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 8181

ConstruConstruçção de uma Equipaão de uma Equipa§§ SeparaSeparaçção entre Acão entre Acçção e Percepão e Percepçção:ão:

–– AcAcçção: ão: §§ Movimento (Pernas e CabeMovimento (Pernas e Cabeçça)a)§§ Indicadores (Indicadores (ledsleds, orelhas, cauda e boca) para , orelhas, cauda e boca) para debugdebug§§ MonetMonet –– SonySony MOtionMOtion NETworkNETwork MiddlewareMiddleware§§ Altifalante Altifalante –– ComunicaComunicaçção entre robôs e sons de ão entre robôs e sons de debugdebug

–– PercepPercepçção: ão: §§ Sensores (juntas, toque, temperatura, acelerSensores (juntas, toque, temperatura, aceleróómetros, etc.)metros, etc.)§§ Câmara: Imagem YUV da câmara (25fps)Câmara: Imagem YUV da câmara (25fps)§§ Resultado do Resultado do MonetMonet: : SonySony MOtionMOtion NETworkNETwork middlewaremiddleware))§§ Sensor G: Sensor G: SonySony middlewaremiddleware (interpreta o aceler(interpreta o aceleróómetro)metro)§§ Microfones: Emissão de somMicrofones: Emissão de som

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 8282

PercepPercepçção ão -- VisãoVisão

§§ ResoluResoluçções de Imagem:ões de Imagem:–– LowLow–– MediumMedium–– HighHigh–– Color Color DetectionDetection

§§ CPU mais rCPU mais ráápido: pido: –– imagens em imagens em highhigh--resolutionresolution (176*144 (176*144 -- 24 bits) a 25fps24 bits) a 25fps

§§ Detectar a bola do outro lado do campoDetectar a bola do outro lado do campo

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 8383

PercepPercepçção ão -- VisãoVisão§§ Processamento de Imagem:Processamento de Imagem:

–– CalibraCalibraçção das Cores (automão das Cores (automáática? tica? dinâmica?)dinâmica?)§§ Tabela associando valor YUV (ou Tabela associando valor YUV (ou

RGB) a cada cor a detectarRGB) a cada cor a detectar–– Filtragem de RuFiltragem de Ruíídodo–– SegmentaSegmentaçção de Corão de Cor§§ LookupLookup na tabela para cada na tabela para cada pixelpixel da da

imagemimagem–– DeterminaDeterminaçção de ão de BlobsBlobs de Cores de Cores

relevantesrelevantes§§ OperaOperaçção computacionalmente mais ão computacionalmente mais

pesadapesada

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 8484

SegmentaSegmentaçção de Corão de Cor

§§ Exemplos de Exemplos de SegmentaSegmentaçção de Corão de Cor

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 8585

PercepPercepçção ão -- VisãoVisão

§§ AnAnáálise de Imagem:lise de Imagem:–– DistânciaDistância§§ CentroideCentroide do objectodo objecto§§ Largura do objectoLargura do objecto§§ Altura do objectoAltura do objecto§§ Dimensão do objecto (nDimensão do objecto (núúmero de pixels)mero de pixels)§§ Distâncias entre Distâncias entre centroidescentroides dos objectos (marcadores)dos objectos (marcadores)

–– DirecDirecçção: Mais simples do que a distânciaão: Mais simples do que a distância

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 8686

PercepPercepçção ão -- VisãoVisão

§§ AnAnáálise de Imagem:lise de Imagem:–– Necessidade de realizar uma Necessidade de realizar uma

transformatransformaçção 3D da imagem ão 3D da imagem para o mundo:para o mundo:

–– (xr,yr,zr,1)= M4xM3xM2xM1x(xc,yc,zc,1)(xr,yr,zr,1)= M4xM3xM2xM1x(xc,yc,zc,1)

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 8787

PercepPercepçção ão -- VisãoVisão

§§ FormaFormaçção de ão de BlobsBlobs::–– Algoritmo crAlgoritmo críítico e pesadotico e pesado–– Ideia (CMU): Duas Ideia (CMU): Duas

passagens pela imagempassagens pela imagem§§ Primeira: Determinar Primeira: Determinar runrun--

lengthlength para cada linha para cada linha horizontalhorizontal§§ Segunda: Fundir segmentos Segunda: Fundir segmentos

que estão sobrepostosque estão sobrepostos

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 8888

FormaFormaçção de ão de BlobsBlobs

§§ FormaFormaçção de ão de BlobsBlobs ((GermanGerman TeamTeam):):–– Imagem OriginalImagem Original–– Imagem SegmentadaImagem Segmentada–– BlobsBlobs resultantesresultantes

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 8989

PercepPercepçção ão -- VisãoVisão

§§ Objectos Ocultos:Objectos Ocultos:–– Estender objectos para terem a forma Estender objectos para terem a forma

correcta correcta –– Distância Distância àà bola a curta distânciabola a curta distância–– Bola sBola sóó éé parcialmente visparcialmente visíívelvel

§§ Distância a marcadores que estão longeDistância a marcadores que estão longe–– Medida pouco precisaMedida pouco precisa–– Usar sUsar sóó a sua orientaa sua orientaççãoão

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 9090

PercepPercepçção ão -- VisãoVisão

§§ Reconhecimento de RobôsReconhecimento de Robôs–– UtilizaUtilizaçção de visão ão de visão –– UtilizaUtilizaçção do sensores de infraão do sensores de infra--vermelhovermelho–– Fusão sensorialFusão sensorial–– Ajuste da distância baseada na orientaAjuste da distância baseada na orientaççãoão§§ Mais Mais ppííxelsxels se o robô for visto horizontalmentese o robô for visto horizontalmente

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 9191

PercepPercepçção ão -- VisãoVisão

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 9292

PercepPercepçção ão -- VisãoVisão

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DEMODEMO

Visão: Seguimento de Visão: Seguimento de ObjectosObjectos

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 9494

LocalizaLocalizaçção ão –– Estado do MundoEstado do Mundo

§§ Estado do Mundo:Estado do Mundo:–– PosiPosiçção da Bola (ão da Bola (Bx,ByBx,By) , ) , BConfBConf–– Velocidade da Bola (Velocidade da Bola (Bvx,BvyBvx,Bvy), ), BvConfBvConf–– PosiPosiçção dos Robôs (ão dos Robôs (RRnnxx, , RRnnyy), ), PConfPConfnn (n=1 a 8)(n=1 a 8)

–– OrientaOrientaçção dos Robôs (ão dos Robôs (TetaTetann) ) –– EstatEstatíísticas do Jogosticas do Jogo§§ Tempo do JogoTempo do Jogo§§ Resultado do JogoResultado do Jogo§§ Posse e LocalizaPosse e Localizaçção da Bolaão da Bola

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 9595

LocalizaLocalizaçção ão –– Estado do MundoEstado do Mundo

§§ LocalizaLocalizaçção: ão: –– Activa Activa vsvs PassivaPassiva–– Utilizando um ou dois pontos de referênciaUtilizando um ou dois pontos de referência–– Balizas, cantos das balizasBalizas, cantos das balizas–– LocalizaLocalizaçção da Bola (comunicaão da Bola (comunicaçção)ão)

§§ ActualizaActualizaçção do Estado do Mundo:ão do Estado do Mundo:–– InformaInformaçção da Visãoão da Visão–– ComunicaComunicaçção dos Colegasão dos Colegas–– PrediPrediçção do Efeito das Acão do Efeito das Acçções:ões:§§ Movimento e chutoMovimento e chuto

–– PrediPrediçção das Acão das Acçções dos outros: ões dos outros: §§ Colegas e oponentesColegas e oponentes

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 9696

ComunicaComunicaçção ão –– ActualizaActualizaçção do ão do Estado do MundoEstado do Mundo

§§ ComunicaComunicaçção:ão:–– Robôs comunicam o seu estado do mundoRobôs comunicam o seu estado do mundo–– Outros robôs fundem esta informaOutros robôs fundem esta informaçção com a ão com a

informainformaçção proveniente dos seus sentidos e do ão proveniente dos seus sentidos e do seu estado do mundoseu estado do mundo

§§ ComunicaComunicaçção tambão tambéém:m:–– CoordenaCoordenaçção: Comunicaão: Comunicaçção de eventos ão de eventos úúteisteis

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 9797

LocomoLocomoççãoão

§§ LocomoLocomoçção apoiada ão apoiada nos cotovelos:nos cotovelos:–– Mais rMais ráápidapida–– Mais estMais estáávelvel–– Mais simples driblar Mais simples driblar

com a bolacom a bola–– Mais fMais fáácil ver os cil ver os

marcadores para marcadores para realizar a localizarealizar a localizaççãoão

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 9898

SkillsSkills –– LowLow LevelLevel SkillsSkills§§ SonySony WalkingWalking EngineEngine não não éé

suficiente!suficiente!§§ Caminhar apoiado nos cotovelos:Caminhar apoiado nos cotovelos:

–– WalkWalk, , turnturn, , etcetc..

§§ KickingKicking–– Kick bump, Kick bump, TurnTurn KickKick, , Head kick, Head kick,

PushPush

§§ Diving Kicks (Diving Kicks (nãonão muitomuito sudsudááveisveisparapara o AIBO!)o AIBO!)–– Kick miniKick mini--dive, Dive, etc.dive, Dive, etc.

§§ HoldHold BallBall

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DEMODEMO

Futebol RobFutebol Robóótico Simplestico Simples

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 100100

SkillsSkills –– LowLow LevelLevel SkillsSkills

§§ UtilizaUtilizaçção de aprendizagemão de aprendizagem–– Câmaras no tectoCâmaras no tecto–– Marcadores nos robôsMarcadores nos robôs–– DetecDetecçção de Robôs e Bolaão de Robôs e Bola§§ PosiPosiçção, orientaão, orientaçção e velocidadeão e velocidade

–– ComunicaComunicaçção ão wirelesswireless–– Aprendizagem por reforAprendizagem por reforççoo

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 101101

FormalizaFormalizaçção da Estratão da Estratéégia da Equipagia da Equipa

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 102102

FormalizaFormalizaçção da Estratão da Estratéégia da Equipagia da Equipa

§§ TTáácticas e Formacticas e Formaççõesões§§ Comportamentos (PapComportamentos (Papééis)is)§§ Sistema de Posicionamento EstratSistema de Posicionamento Estratéégicogico§§ Trocas Dinâmicas de PosiTrocas Dinâmicas de Posiçções e Papões e Papééisis§§ ComunicaComunicaçção Avanão Avanççadaada§§ PercepPercepçção Inteligentesão Inteligentes§§ ModelizaModelizaççãoão MMúútuatua

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 103103

SimulaSimulaçção da ão da LeggedLegged LeagueLeague

§§ SimGTSimGT–– Ferramenta de SimulaFerramenta de Simulaçção ão

do do GermanGerman TeamTeam

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 104104

Resultados Resultados RoboCupRoboCup 20032003PrimeiraPrimeira FaseFase§§ FC FC PoPortusrtus 55--2 Team 2 Team SwedenSweden ((SuSuééciacia))§§ FC FC PoPortusrtus 88--0 Univ. 0 Univ. ChileChile (Chile(Chile))§§ FC FC PoPortusrtus 55--0 0 CerberusCerberus (Turquia(Turquia))§§ FC FC PoPortusrtus 00--10 10 NuBotsNuBots (Austr(Austráálialia))§§ FC FC PoPortusrtus 22--2 2 BabyBaby TigersTigers (Japão(Japão))Total: 20Total: 20--1414QuartosQuartos--FinalFinal§§ FC FC PoPortusrtus 00--12 12 rUNSWiftrUNSWift (Austr(Austráálialia))ClassificaClassificaççãoão Final: 5Final: 5ºº LugarLugar

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 105105

Resultados Resultados RoboCupRoboCup 20042004PrimeiraPrimeira FaseFase§§ FC FC PoPortusrtus 11--3 3 CMPackCMPack (EUA)(EUA)§§ FC FC PoPortusrtus 88--0 Univ. Chile (0 Univ. Chile (ChileChile))§§ FC FC PoPortusrtus 22--4 UTS 4 UTS UnleashedUnleashed ((AustrAustráálialia))§§ FC FC PoPortusrtus 77--1 1 MiPalMiPal ((AustrAustráálialia))§§ FC FC PoPortusrtus 77--0 0 TecRamsTecRams MexicoMexico (M(Mééxico)xico)§§ FC FC PoPortusrtus 33--2 2 DutchDutch Team (Holanda)Team (Holanda)Total: 20Total: 20--1010ClassificaClassificaççãoão Final: 9Final: 9ºº LugarLugar

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 106106

Futebol RobFutebol Robóótico em Portugaltico em PortugalPrPréémios e Distinmios e Distinçções ões -- FEUPFEUP

§§ FC Portugal FC Portugal –– SimulaSimulaçção (FEUP/UA)ão (FEUP/UA)–– Campeão do Mundo 2000 (Melbourne)Campeão do Mundo 2000 (Melbourne)–– Campeão da Europa 2000 (Amsterdão)Campeão da Europa 2000 (Amsterdão)–– Vencedor Vencedor GermanGerman OpenOpen 2001 (2001 (PaderbornPaderborn))–– 33ºº no Campeonato do Mundo 2001 (Seattle)no Campeonato do Mundo 2001 (Seattle)–– Vencedor CompetiVencedor Competiçção de Treinadores 2002 (ão de Treinadores 2002 (FukuokaFukuoka))–– 22ºº Treinadores 2003 (Treinadores 2003 (PadovaPadova), 2004 (Lisboa)), 2004 (Lisboa)

§§ 5DPO 5DPO –– Robôs PequenosRobôs Pequenos–– 33ºº no Campeonato do Mundo em 1998 (Paris)no Campeonato do Mundo em 1998 (Paris)–– Vencedor do Vencedor do GermanGerman OpenOpen 2001 (2001 (PaderbornPaderborn))–– 22ºº no no GermanGerman OpenOpen 2002, 2003 e 20042002, 2003 e 2004

§§ 5DPO 5DPO –– Robôs MRobôs Méédiosdios–– 33ºº no no GermanGerman OpenOpen 2001 e 20032001 e 2003

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 107107

Futebol RobFutebol Robóótico em Portugaltico em PortugalPrPréémios e Distinmios e Distinçções ões –– Resto do PaResto do Paííss

§§ Minho Minho TeamTeam -- Robôs MRobôs Méédios: 3dios: 3ºº em 2004, 2em 2004, 2 ºº em 2005 no em 2005 no GermanGerman OpenOpen

§§ IsocRobIsocRob: : EngineeringEngineering AwardAward em 2000 (em 2000 (MelbourneMelbourne), 3), 3ºº no no Europeu 2001 (Europeu 2001 (AmsterdamAmsterdam))

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 108108

Resultados Globais Resultados Globais -- FEUPFEUP§§ PrPréémios em quase todas as competimios em quase todas as competiçções!ões!

2nd PlaceCoachFC PortugalLisbonRoboCup 20042nd PlaceSmall-Size5DPOPaderbornGerman Open 20042nd PlaceCoachFC PortugalPadovaRoboCup 20033rd PlaceMiddle-Size5DPOPaderbornGerman Open 20032nd PlaceSmall-Size5DPOPaderbornGerman Open 2003

ChampionsCoachFC PortugalFukuokaRoboCup 20022nd PlaceSmall-Size5DPOPaderbornGerman Open 20023rd PlaceSimulationFC PortugalSeattleRoboCup 20013rd PlaceMiddle-Size5DPOPaderbornGerman Open 2001

ChampionsSimulationFC PortugalPaderbornGerman Open 2001ChampionsSmall-Size5DPOPaderbornGerman Open 2001ChampionsSimulationFC PortugalMelbourneRoboCup 2000ChampionsSimulationFC PortugalAmsterdamEuroRoboCup 20003rd PlaceSmall-Size5DPOParisRoboCup 1998AwardLeagueTeamLocationCompetition

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 109109

Outras AplicaOutras Aplicaçções dos AIBOSões dos AIBOS

§§ AIBO AIBO –– Robô VigilanteRobô Vigilante§§ Jogo do Cão (e outros jogos de tabuleiro)Jogo do Cão (e outros jogos de tabuleiro)§§ Carregamento AutomCarregamento Automááticotico§§ Reconhecimento facial e de objectosReconhecimento facial e de objectos§§ Reconhecimento de somReconhecimento de som§§ Personalidades AIBOPersonalidades AIBO§§ AIBO EmocionalAIBO Emocional

DEMODEMO

AIBOMIND2 AIBOMIND2 –– AIBO ERS 7 AIBO ERS 7 MascoteMascote

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Estrutura da ApresentaEstrutura da Apresentaççãoão

§§ Agentes, Sistemas Agentes, Sistemas MultiMulti--AgenteAgente e e CoordenaCoordenaççãoão§§ IntroduIntroduçção ao Futebol Robão ao Futebol Robóótico tico –– RoboCupRoboCup§§ A Liga de Robôs com Pernas e a A Liga de Robôs com Pernas e a

Plataforma RobPlataforma Robóótica AIBO ERS210Atica AIBO ERS210A§§ Equipa FC Equipa FC PortusPortus para a Liga de Robôs para a Liga de Robôs

com Pernascom Pernas§§ ConclusõesConclusões

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 112112

ConclusõesConclusões

§§ Liga de Robôs com pernas:Liga de Robôs com pernas:–– Visão em robôs com pernas Visão em robôs com pernas éé extremamente complexaextremamente complexa–– LocalizaLocalizaçção difão difíícil: cil: §§ Mas mais simples do que em robôs mMas mais simples do que em robôs méédiosdios

–– LocomoLocomoçção e navegaão e navegaçção muito complexos:ão muito complexos:§§ Muitas possibilidades: Criatividade e imaginaMuitas possibilidades: Criatividade e imaginaçção!ão!

–– ComunicaComunicaçção ão WirelessWireless abre muitas possibilidadesabre muitas possibilidades–– EstratEstratéégia: Tgia: Táácticas, formacticas, formaçções, etc. inexplorados!ões, etc. inexplorados!–– Vasto conjunto de desafiosVasto conjunto de desafios

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 113113

Conclusões Conclusões -- RoboCupRoboCup

§§ Veio estimular investigaVeio estimular investigaçção realizada em:ão realizada em:–– Inteligência Artificial DistribuInteligência Artificial Distribuíídada–– RobRobóótica Inteligentetica Inteligente

§§ Chamar a atenChamar a atençção para a investigaão para a investigaçção:ão:–– ComunicaComunicaçção socialão social–– PPúúblico em geralblico em geral

§§ Ligas colocam problemas de investigaLigas colocam problemas de investigaçção ão distintos mas interrelacionadosdistintos mas interrelacionados

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ConclusõesConclusõesAplicaAplicaçções da Investigaões da Investigaçção do RoboCupão do RoboCup

§§ CompetiCompetiçções Desportivas Reais/Virtuaisões Desportivas Reais/Virtuais§§ RoboCup RescueRoboCup Rescue§§ CenCenáários de Guerrarios de Guerra§§ Limpeza de Minas e ExploraLimpeza de Minas e Exploraçção de Terrenoão de Terreno§§ Controlo de Robôs HospitalaresControlo de Robôs Hospitalares§§ CoordenaCoordenaçção de Transportes Pão de Transportes Púúblicosblicos§§ Controlo de SatControlo de Satéélites e de Armas Nucleareslites e de Armas Nucleares§§ Limpeza de Radioactividade e de Lixo TLimpeza de Radioactividade e de Lixo Tóóxicoxico§§ ImplementaImplementaçção deão de Oponentes AI Oponentes AI parapara Jogos de SimulaJogos de Simulaççãoão

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InformaInformaçção Adicionalão Adicional

§§ RoboCupRoboCup::–– RoboCup RoboCup FederationFederation -- http://http://www.robocup.orgwww.robocup.org–– RoboCup2002 Fukuoka RoboCup2002 Fukuoka -- http://www.robocup2002.orghttp://www.robocup2002.org–– RoboCup2003 RoboCup2003 PadovaPadova -- http://www.robocup2003.orghttp://www.robocup2003.org–– RoboCup2004 LisboaRoboCup2004 Lisboa -- http://www.robocup2004.pthttp://www.robocup2004.pt–– RoboCup2005 RoboCup2005 OsakaOsaka -- http://www.robocup2005.orghttp://www.robocup2005.org

§§ FEUP FEUP ResearchResearch::–– LuisLuis Paulo ReisPaulo Reis -- http://http://www.fe.up.ptwww.fe.up.pt//~lpreis~lpreis–– FC Portugal FC Portugal -- http://www.ieeta.pt/robocuphttp://www.ieeta.pt/robocup–– FC Portugal FC Portugal LeggedLegged -- http://http://www.fe.up.ptwww.fe.up.pt//fcportugalfcportugal–– FC Portugal FC Portugal RescueRescue -- http://www.fe.up.pt/~lpreis/fcportugal/rescuehttp://www.fe.up.pt/~lpreis/fcportugal/rescue–– 5DPO (5DPO (MiddleMiddle e e SmallSmall) ) -- http://www.fe.up.pt/~robosochttp://www.fe.up.pt/~robosoc

§§ ContactosContactos–– LuLuíís Paulo Reiss Paulo Reis -- emailemail: : [email protected]@fe.up.pt

LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 116116

ConclusõesConclusõesO RoboCup no FuturoO RoboCup no Futuro

§§ No Futuro?No Futuro?–– SerSeráá posspossíível construir uma equipa de Robôs que em vel construir uma equipa de Robôs que em

2050 seja capaz de vencer a equipa campeã mundial 2050 seja capaz de vencer a equipa campeã mundial de futebol?de futebol?

§§ Dificuldades Principais?Dificuldades Principais?–– Sensores RobSensores Robóóticos?ticos?–– Actuadores RobActuadores Robóóticos?ticos?–– CCéérebro Artificial?rebro Artificial?–– Comportamento Social?Comportamento Social?

§§ RoboCup RoboCup nãonão éé ssóó CompetiCompetiççãoão!!–– UniversidadesUniversidades e e EmpresasEmpresas–– InvestigaInvestigaççãoão aplicadaaplicada emem outrasoutras ááreasreas

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LIACCLIACC--FEUPFEUP LuLuíís Paulo Reis s Paulo Reis -- Alantejo, Outubro de 2005Alantejo, Outubro de 2005 Slide NSlide Nºº 117117

ConclusõesConclusõesRobRobóótica no Futurotica no Futuro

§§ SerSeráá mesmo possmesmo possíível construir robôs humanvel construir robôs humanóóides?ides?§§ Quando?Quando?