September, 2011 Luiz Eduardo Galvão Martins, Ph.D. [email protected] Development of...

September, 2011

Luiz Eduardo Galvão Martins, Ph.D.UNIFESP

[email protected]

Development of Computer Vision Applications for Mobile Robotic Platforms

Desenvolvimento de Aplicações de Visão Computacional para Plataformas de Robótica Móvel

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• Evolução da Robótica• Robótica Móvel Terrestre• Plataformas de Robótica Móvel para Pesquisa• A Plataforma RoboDeck• Aplicações de Visão Computacional na

Robótica Móvel• A Empresa XBot• Comentários Finais

Agenda

• RobóticaCiência e técnica da concepção, construção e

utilização de robôs• Robô

Segundo Ronald Arkin, do Instituto de Tecnologia da Geórgia (Estados Unidos), “um robô é uma máquina capaz de extrair informações do ambiente e usar conhecimento sobre o mundo de modo a se mover com segurança e com um propósito”

Evolução da Robótica


1495 - 1926 1942 - 1963 1969 - 1989 1993- 1999 2000 - 2011 Fonte: http://robotics.ece.auckland.ac.nz

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• A robótica móvel pode ser classificada, entre outras formas, de acordo com o meio físico de locomoção dos robôs:


Terrestre Aéreo Aquático

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• Navegação em ambientes internos estruturados (ou não)

• Navegação em ambientes externos estruturados (ou não)

• Mapeamento de ambientes• Sistemas de auxílio à condução de veículos

– Detecção de pedestres– Detecção de placas de sinalização– Estacionamento autônomo de veículos– Comboios automatizados– Outros

Robótica Móvel Terrestre

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• Pioneer – MobileRobots USA

• Create – Irobot USA

• Mindstorms NXT – LEGO Denmark

• Robotic Mobility Platform – Segway USA

• RoboDeck – Xbot Brazil

Plataformas de Robótica Móvel para Pesquisa

• O RoboDeck é uma plataforma robótica projetada para fins educacionais e de pesquisa na área de robótica móvel

A Plataforma RoboDeck

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Indoor

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• Distribuição do sensoriamento do RoboDeck

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• Visão geral da arquitetura de software do RoboDeck

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• MAP contextualizado na placa de alta performance

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A Plataforma RoboDeck• A placa de alta performance

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• Oferecer ao robô capacidade de visão computacional, por meio de algoritmos de processamento de imagens– Algoritmos para reconhecimento de cores– Algoritmos para reconhecimento de formas

(objetos)– Algoritmos para perseguição de objetos pré-

definidos (tracking)

Aplicações de Visão Computacional na Robótica Móvel

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void reconheceCirculoNaImagem(){

IplImage* img = cvLoadImage("figuras.jpg", 1);IplImage* gray = cvCreateImage(cvGetSize(img), 8, 1);CvMemStorage* storage = cvCreateMemStorage(0); cvCvtColor(img, gray, CV_BGR2GRAY); cvSmooth(gray, gray, CV_GAUSSIAN, 9, 9); CvSeq* circles = cvHoughCircles(gray, storage,CV_HOUGH_GRADIENT, 2, gray->height/4, 200, 100); printf("%f",circles);int i; for (i = 0; i < circles->total; i++) {

printf("\ncírculo na cena ");float* p = (float*)cvGetSeqElem( circles, i ); cvCircle( img, cvPoint(cvRound(p[0]),cvRound(p[1])), 3,

CV_RGB(0,255,0), -1, 8, 0 );cvCircle( img, cvPoint(cvRound(p[0]),cvRound(p[1])),

cvRound(p[2]), CV_RGB(255,0,0), 3, 8, 0 ); } cvNamedWindow( "circles", 1 ); cvShowImage( "circles", img );

cvNamedWindow( "smooth", 2 ); cvShowImage( "smooth", gray );

}


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int main(int argc, char *argv[]) {

Camera *camera = new Camera();IplImage *templ = cvLoadImage("seta_direita.png");

cvNamedWindow(mainWindowName);img = camera->NextFrame();TemplateMatch *match = new TemplateMatch(img, templ);CvPoint *pos = &cvPoint(0, 0);double maxVal = 0;while(true){

cvMinMaxLoc(match->Match(), 0, &maxVal, pos); if(maxVal > THRESHOLD)match->DrawRect(pos);cvShowImage(mainWindowName, match->GetImg());match->SetImg(camera->NextFrame());if(cvWaitKey(10) == 27) break;

}cvDestroyWindow(mainWindowName);delete match;delete camera;return 0;

}


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Acionamento dos comandos robóticos: • MOTOR_Move(Motor nMotor, s16 intensity);• MOTOR_DirectionMove(Wheel nWheel, s8 Angulo);

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• Robô Vigilante– Rondas em rotas pré-estabelecidas (trajetos com sinais)– Monitoramento de objetos (portas, janelas com

marcações especiais)– Acionamento do sistema central de segurança– Comunicação com vigias humanos



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• Robô Vigilante– Aplicações

• Galpões industriais• Áreas de convívio em condomínios• Escolas• Repartições públicas• Shopping Mall

Aplicativos de Visão ComputacionalAplicações de Visão

Computacional na Robótica Móvel

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• Robô Vigilante



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• Esquadrilha de Robôs Vigilantes



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• Robô Entregador– Programação de rotas a ser percorridas dentro do

ambiente de entrega– Ativação do robô por meio de fala– Capacidade de desviar de pessoas

e outros objetos– Associação de sinais aos trajetos– Aviso automático da entrega

realizada– Aplicações

• Armazéns, supermercados, galpões industriais, hospitais, bibliotecas

Comentários FinaisAplicações de Visão


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• Robô Entregador– Aplicações

• Armazéns, supermercados, galpões industriais, hospitais, bibliotecas

P2

P4

P3 P1

• Robô Guia– Auxílio a pessoas em ambientes complexos

• “follow me workstation”

– Interação via terminal touchscreen– Interação via reconhecimento de fala– Capacidade de desvio de

obstáculos e pessoas– Aplicações:

• Aeroportos, centro de convenções, museus, repartições públicas



Onde encontro ... ?

Siga-me !

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A Empresa XBot

A Empresa XBot

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Comentários Finais

• A robótica está mais presente no dia-a-dia das pessoas

• Visão Computacional ajudando a melhorar a autonomia dos robôs móveis

• Plataforma RoboDeck como alternativa atrativa para o desenvolvimento de pesquisas e protótipos na área de robótica móvel

• Tendência futura: comunicação, interação, colaboração e inteligência coletiva

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Contato

Agradecimentos

Luiz Eduardo Galvão Martins, Ph.D.

[email protected]@xbot.com.br

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