USP ICMC SSC

SSC0714 Robs Mveis Autnomos Professor responsvel: Fernando Santos Osrio Semestre: 2009/1 Horrio: Tera 16h20 (Campus II)

E-mail: fosorio .at. icmc.usp.br fosorio .at. gmail.com Web: http://www.icmc.usp.br/~fosorio /

LISTA DE EXERCCIOS - 01

[Aula 01 - Robs Mveis Autnomos: Histria, Tipos, Aplicaes e Desafios] 1. Classifique e d exemplos de robs quanto as seguintes caractersticas: 1.1. Ambiente em que atuam 1.2. Tipo de Atuadores e Mobilidade 1.3. Nveis de Autonomia 2. Cite pelo menos 3 aplicaes de robs mveis que tem sido empregados com sucesso em aplicaes de

destaque na atualidade. Para cada um dos exemplos citados, caracterize estes robs de acordo com a classificao apresentada na questo 1.

3. O que voc pensa da afirmao: A Robot in Every Home ? Quem foi o autor desta previso de que a

robtica ser o novo grande campo de inovao, crescimento e desenvolvimento tecnolgico nos prximos anos?

4. O que o DARPA CHALLEGE: Descreva suas edies, principais objetivos e principais resultados

alcanados. 5. Em sua opinio, qual seria o prximo BIG CHALLEGE da robtica? Explique quais so os desafios

maiores no seu ponto de vista destes big challange, justificando o porque de sua escolha deste tema. 6. Compare os seguintes robs em termos de suas caractersticas, evoluo, capacidades e aplicaes: Goliath (WW2 Alemanha), William Grey Walter tortoise Elmer, R2D2, Mars Rover: Soujourner

(PathFinder) e Boss ( Chevy Tahoe que venceu o DARPA Urban Challenge). [Aula 02 - Sensores e Atuadores: Tipos, Modelos e Simulao]

7. Cite pelo menos 5 tipos de sensores correntemente usados em robs mveis. Descreva a funo de cada

um destes sensores e a sua importncia e funo em relao atuao do rob mvel. 8. Qual a diferena entre um sensor de informao relativa e de informao absoluta. Cite exemplos de

cada um destes dois tipos de sensores. 9. Explique como feita a estimativa de posio de um rob mvel por odometria. 10. Sabemos que sensores e atuadores so passveis de realizar medidas incorretas e incorporar erros. Qual

o impacto destes erros em sensores de estimativa de posio relativa, como por exemplo, quando usamos encoders para realizar estimativas por odometria.

11. Qual o melhor tipo de trajetria para um rob ao estimar sua posio por odometria: em linha reta ou deslocando-se em zigue-zague. Porqu?

12. O que um sensor do tipo bumper? O que um sensor do tipo whiskers? Para que servem? 13. Compare o funcionamento entre um sensor IR, um SONAR e um LIDAR. Quais as principais

caractersticas de cada um destes tipos de sensores? 14. Porque um sistema de malha aberta mais difcil de controlar? 15. Como feito o controle de uma junta angular de modo a obter um sistema de malha fechada? 16. Qual a importncia de criar modelos de simulao de sensores e de atuadores? Que caractersticas

devem ser incorporadas nestes modelos de modo a permitir um melhor estudo do sistema robtico simulado no computador?

17. Quais as caractersticas de um rob dito holonmico? 18. O que um modelo cinemtico de um rob mvel? Cite 2 modelos cinemticos amplamente usados

em robtica mvel. 19. O que o modelo Ackerman? Descreva em linhas gerais este modelo e os principais parmetros que

controlam a simulao de um rob que adote este modelo. 20. Em que situaes um simulador de robs/veculos mveis no pode deixar de incluir a simulao

realizada em um ambiente virtual tridimensional, dotado de um modelo sensorial complexo, bem como de um modelo cinemtico e dinmico do comportamento do rob/veculo? Exemplifique.

21. Compare os seguintes simuladores em termos dos recursos oferecidos e tipos de experimentos

possveis de serem realizados: Simulador do Khepera, Simulador Player-Stage, Simulador Webots, Simulador Gazebo e Flight-Simulator da Microsoft.

[Aula 03 - Controle e Autonomia: Arquitetura de Controle Reativa e Deliberativa]

22. Defina o que uma arquitetura de controle reativa pura. Descreva exemplos de comportamentos

reativos. 23. Defina o que uma arquitetura de controle deliberativa pura. Descreva exemplos de comportamentos

deliberativos. 24. Descreva como pode ser implementado um algoritmo reativo de wall following. 25. Descreva em linhas gerais os princpios e como funciona a tcnica reativa dos Campos Potenciais. 26. O que so algoritmos de busca local e mnimos locais? Que problemas trazem o mnimos locais as

tcnicas puramente reativas? D um exemplo de um mnimo local em uma tarefa de navegao. 27. Descreva em linhas gerais os princpios e como funciona a tcnica deliberativa de traado de

trajetrias atravs de Espao de Configurao + Grafos de Visibilidade + Busca de Caminho timo. Descreve em linhas gerais os algoritmos usados nesta tcnica.

28. Compare o uso do Espao de Configuraes + Grafo de Visibilidade, com o uso de Grafos obtidos a

partir de Diagramas de Voronoi.Como se caracterizam as trajetrias resultantes do uso destas tcnicas?

29. Descreva em linhas gerais os princpios e como funciona a tcnica deliberativa de traado de

trajetrias atravs do algoritmo A Star (A*). Descreve em linhas gerais o algoritmo usado nesta tcnica.

30. Quais os tipos de mapas do ambiente usualmente utilizados no planejamento deliberativo de

trajetrias? [Aula 04 - Arquiteturas de Controle: Controle Hierrquico, Modular, Hbrido]

31. Porque afirmado que as arquiteturas de controle reativa e deliberativa se complementam e podem ser

usadas em conjunto atravs de uma arquitetura hbrida? Como funciona esta complementaridade de comportamentos reativo e deliberativo junto a um rob mvel?

32. O que uma Arquitetura Hierrquica em Camadas? Cite um exemplo clssico de arquitetura de

controle com camadas horizontais e um outro exemplo de arquitetura com camadas verticais. 33. Quais os componentes da arquitetura de controle COHBRA que caracterizam esta arquitetura por ser

um modelo hbrido em mltiplas instncias? 34. Qual a importncia de implementar um mdulo de auto-localizao junto aos demais mdulos que

gerenciam o comportamento do rob mvel? Porque a auto-localizao to importante? 35. O que um modelo SLAM?

FIM