Enhancing smart environments with mobile robots

Sensor networks are becoming popular nowadays in the development of smart environments. Heavily relying on static sensor and actuators, though, such environments usually lacks of versatility regarding the provided services and interaction capabilities. Here we present a framework for smart environments where a service robot is included within the sensor network acting as a mobile sensor and/or actuator. Our framework integrates on-the-shelf technologies to ensure its adaptability to a variety of sensor technologies and robotic software. Two pilot cases are presented as evaluation of our proposal.

La responsabilité civile dans les cas de dommages causés par les robots d’assistance au Québec

Le développement exponentiel de la technologie et le vieillissement de la population permettent d’introduire dans notre quotidien les robots d’assistance. La coexistence de l’homme avec ces robots intelligents et autonomes soulève une question fondamentale: dans l’éventualité où un robot provoquerait un accident causant un dommage à une personne ou à un bien qui serait le responsable? Aucune loi ne réglemente les activités de la robotique d’assistance dans le monde. Cette étude vise l’analyse de l’applicabilité des régimes de responsabilité du Code Civil du Québec aux cas de dommages causés par le robot d’assistance. L’analyse des régimes de responsabilité du Code civil du Québec permet de constater que deux régimes de responsabilité sont susceptibles d’être appliqués aux cas spécifiques de dommages causés par le robot d’assistance: le régime de responsabilité du fait des biens, énoncé à l’article 1465 C.c.Q., et le régime de responsabilité du fait des fabricants et vendeurs spécialisés, énoncé à l’article 1468 C.c.Q. Cela s’explique par la présence de critères et de conditions de mise en œuvre des régimes qui sont transposables aux différents aspects concernant la fabrication et l’utilisation du robot d’assistance.

Unmanned Aerial Vehicle: tecnologie e prospettive future

Partendo dalla definizione di UAV e UAS, arrivando a quella di drone, nella tesi saranno definiti i termini precedenti, ossia un sistema aereo senza pilota a bordo, la nascita del termine drone e le tendenze attuali. Dopo una precisa classificazione nelle quattro categorie principali (droni per hobbisti, commerciali e militari di me- dia grandezza, militari specifici di grandi dimensioni e stealth da combattimento) saranno descritti gli ambiti di utilizzo: da un lato quello militare e della sicurezza, dall’altro quello civile e scientifico. I capitoli centrali della tesi saranno il cuore dell’opera: l’architettura dell’UAV sarà descritta analizzando la totalità delle sue componenti, sia hardware che software. Verranno, quindi, analizzati i problemi relativi alla sicurezza, focalizzandosi sull’hacking di un UAV, illustrandone le varie tecniche e contromisure (tra cui anche come nascondersi da un drone). Il lavoro della tesi prosegue nei capitoli successivi con un’attenta trattazione della normativa vigente e dell’etica dei droni (nonché del diritto ad uccidere con tali sistemi). Il capitolo relativo alla tecnologia stealth sarà importante per capire le modalità di occultamento, le tendenze attuali e i possibili sviluppi futuri degli UAV militari da combattimento. Il capitolo finale sugli sviluppi futuri esporrà le migliorie tecnologiche e gli obiettivi degli UAV negli anni a venire, insieme ad eventuali utilizzi sia militari che civili. La ricerca sarà orientata verso sistemi miniaturizzati, multiple UAV e swarming.

La responsabilité civile dans les cas de dommages causés par les robots d’assistance au Québec

Le développement exponentiel de la technologie et le vieillissement de la population permettent d’introduire dans notre quotidien les robots d’assistance. La coexistence de l’homme avec ces robots intelligents et autonomes soulève une question fondamentale: dans l’éventualité où un robot provoquerait un accident causant un dommage à une personne ou à un bien qui serait le responsable? Aucune loi ne réglemente les activités de la robotique d’assistance dans le monde. Cette étude vise l’analyse de l’applicabilité des régimes de responsabilité du Code Civil du Québec aux cas de dommages causés par le robot d’assistance. L’analyse des régimes de responsabilité du Code civil du Québec permet de constater que deux régimes de responsabilité sont susceptibles d’être appliqués aux cas spécifiques de dommages causés par le robot d’assistance: le régime de responsabilité du fait des biens, énoncé à l’article 1465 C.c.Q., et le régime de responsabilité du fait des fabricants et vendeurs spécialisés, énoncé à l’article 1468 C.c.Q. Cela s’explique par la présence de critères et de conditions de mise en œuvre des régimes qui sont transposables aux différents aspects concernant la fabrication et l’utilisation du robot d’assistance.

Transport coopératif d'un objet par deux robots humanoïdes dans un environnement encombré

Il y a présentement de la demande dans plusieurs milieux cherchant à utiliser des robots afin d'accomplir des tâches complexes, par exemple l'industrie de la construction désire des travailleurs pouvant travailler 24/7 ou encore effectuer des operation de sauvetage dans des zones compromises et dangereuses pour l'humain. Dans ces situations, il devient très important de pouvoir transporter des charges dans des environnements encombrés. Bien que ces dernières années il y a eu quelques études destinées à la navigation de robots dans ce type d'environnements, seulement quelques-unes d'entre elles ont abordé le problème de robots pouvant naviguer en déplaçant un objet volumineux ou lourd. Ceci est particulièrement utile pour transporter des charges ayant de poids et de formes variables, sans avoir à modifier physiquement le robot. Un robot humanoïde est une des plateformes disponibles afin d'effectuer efficacement ce type de transport. Celui-ci a, entre autres, l'avantage d'avoir des bras et ils peuvent donc les utiliser afin de manipuler précisément les objets à transporter. Dans ce mémoire de maîtrise, deux différentes techniques sont présentées. Dans la première partie, nous présentons un système inspiré par l'utilisation répandue de chariots de fortune par les humains. Celle-ci répond au problème d'un robot humanoïde naviguant dans un environnement encombré tout en déplaçant une charge lourde qui se trouve sur un chariot de fortune. Nous présentons un système de navigation complet, de la construction incrémentale d'une carte de l'environnement et du calcul des trajectoires sans collision à la commande pour exécuter ces trajectoires. Les principaux points présentés sont : 1) le contrôle de tout le corps permettant au robot humanoïde d'utiliser ses mains et ses bras pour contrôler les mouvements du système à chariot (par exemple, lors de virages serrés) ; 2) une approche sans capteur pour automatiquement sélectionner le jeu approprié de primitives en fonction du poids de la charge ; 3) un algorithme de planification de mouvement qui génère une trajectoire sans collisions en utilisant le jeu de primitive approprié et la carte construite de l'environnement ; 4) une technique de filtrage efficace permettant d'ignorer le chariot et le poids situés dans le champ de vue du robot tout en améliorant les performances générales des algorithmes de SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) défini ; et 5) un processus continu et cohérent d'odométrie formés en fusionnant les informations visuelles et celles de l'odométrie du robot. Finalement, nous présentons des expériences menées sur un robot Nao, équipé d'un capteur RGB-D monté sur sa tête, poussant un chariot avec différentes masses. Nos expériences montrent que la charge utile peut être significativement augmentée sans changer physiquement le robot, et donc qu'il est possible d'augmenter la capacité du robot humanoïde dans des situations réelles. Dans la seconde partie, nous abordons le problème de faire naviguer deux robots humanoïdes dans un environnement encombré tout en transportant un très grand objet qui ne peut tout simplement pas être déplacé par un seul robot. Dans cette partie, plusieurs algorithmes et concepts présentés dans la partie précédente sont réutilisés et modifiés afin de convenir à un système comportant deux robot humanoides. Entre autres, nous avons un algorithme de planification de mouvement multi-robots utilisant un espace d'états à faible dimension afin de trouver une trajectoire sans obstacle en utilisant la carte construite de l'environnement, ainsi qu'un contrôle en temps réel efficace de tout le corps pour contrôler les mouvements du système robot-objet-robot en boucle fermée. Aussi, plusieurs systèmes ont été ajoutés, tels que la synchronisation utilisant le décalage relatif des robots, la projection des robots sur la base de leur position des mains ainsi que l'erreur de rétroaction visuelle calculée à partir de la caméra frontale du robot. Encore une fois, nous présentons des expériences faites sur des robots Nao équipés de capteurs RGB-D montés sur leurs têtes, se déplaçant avec un objet tout en contournant d'obstacles. Nos expériences montrent qu'un objet de taille non négligeable peut être transporté sans changer physiquement le robot.

Robots como ferramenta pedagógica nos primeiros anos

O presente artigo descreve e analisa um projeto realizado com duas turmas do 1o ciclo do ensino básico que trabalharam conjuntamente com robots, tomando a aprendizagem como um fenómeno intrinsecamente ligado à participação em comunidades de prática (Lave, 1996; Lave; Wenger, 1991). Pretende-se caracterizar os intervenientes, a metodologia de trabalho implementada, a descrição dos artefactos utilizados (robots e escrita de uma história) e analisar a relação dos intervenientes com os robots, os padrões de participação que se revelaram com esse tipo de trabalho, procurando enfatizar os contributos que decorrem da participação em ambientes sociais digitais para a aprendizagem dos alunos, tais como a participação e a negociação conjunta de significados, a importância dos robots e da história terem sido “construídos” pelos estudantes e a existência de um reportório partilhado e um empreendimento conjunto.

Numeric model to estimate pesticide deposition and losses from aerial spraying.

Pesticides applications have been described by many researches as a very inefficient process. In some cases, there are reports that only 0.02% of the applied products are used for the effective control of the problem. The main factor that influences pesticides applications is the droplet size formed on spraying nozzles. Many parameters affects the dynamic of the droplets, like wind, temperature, relative humidity, and others. Small droplets are biologically more active, but they are affected by evaporation and drift. On the other hand, the great droplets do not promote a good distribution of the product on the target. In this sense, associated with the risk of non target areas contamination and with the high costs involved in applications, the knowledge of the droplet size is of fundamental importance in the application technology. When sophisticated technology for droplets analysis is unavailable, is common the use of artificial targets like water-sensitive paper to sample droplets. On field sampling, water-sensitive papers are placed on the trials where product will be applied. When droplets impinging on it, the yellow surface of this paper will be stained dark blue, making easy their recognition. Collected droplets on this papers have different kinds of sizes. In this sense, the determination of the droplet size distribution gives a mass distribution of the material and so, the efficience of the application of the product. The stains produced by droplets shows a spread factor proportional to their respectives initial sizes. One of methodologies to analyse the droplets is a counting and measure of the droplets made in microscope. The Porton N-G12 graticule, that shows equaly spaces class intervals on geometric progression of square 2, are coulpled to the lens of the microscope. The droplet size parameters frequently used are the Volumetric Median Diameter (VMD) and the Numeric Median Diameter. On VMD value, a representative droplets sample is divided in two equal parts of volume, in such away one part contains droplets of sizes smaller than VMD and the other part contains droplets of sizes greater that VMD. The same process is done to obtaining the NMD, which divide the sample in two equal parts in relation to the droplets size. The ratio between VMD and NMD allows the droplets uniformity evaluation. After that, the graphics of accumulated probability of the volume and size droplets are plotted on log scale paper (accumulated probability versus median diameter of each size class). The graphics provides the NMD on the x-axes point corresponding to the value of 50% founded on the y-axes. All this process is very slow and subjected to operator error. So, in order to decrease the difficulty envolved with droplets measuring it was developed a numeric model, implemented on easy and accessfull computational language, which allows approximate VMD and NMD values, with good precision. The inputs to this model are the frequences of the droplets sizes colected on the water-sensitive paper, observed on the Porton N-G12 graticule fitted on microscope. With these data, the accumulated distribution of the droplet medium volumes and sizes are evaluated. The graphics obtained by plotting this distributions allow to obtain the VMD and NMD using linear interpolation, seen that on the middle of the distributions the shape of the curves are linear. These values are essential to evaluate the uniformity of droplets and to estimate the volume deposited on the observed paper by the density (droplets/cm2). This methodology to estimate the droplets volume was developed by 11.0.94.224 Project of the CNPMA/EMBRAPA. Observed data of herbicides aerial spraying samples, realized by Project on Pelotas/RS county, were used to compare values obtained manual graphic method and with those obtained by model has shown, with great precision, the values of VMD and NMD on each sampled collector, allowing to estimate a quantities of deposited product and, by consequence, the quantities losses by drifty. The graphics of variability of VMD and NMD showed that the quantity of droplets that reachs the collectors had a short dispersion, while the deposited volume shows a great interval of variation, probably because the strong action of air turbulence on the droplets distribution, enfasizing the necessity of a deeper study to verify this influences on drift.

A Low Cost Controller Board for Teaching Robotics

This paper presents the Smarty Board; a new micro-controller board designed specifically for the robotics teaching needs of Australian schools. The primary motivation for this work was the lack of commercially available and cheap controller boards that would have all their components including interfaces on a single board. Having a single board simplifies the construction of programmable robots that can be used as platforms for teaching and learning robotics. Reducing the cost of the board as much as possible was one of the main design objectives. The target user groups for this device are the secondary and tertiary students, and hobbyists. Previous studies have shown that equipment cost is one of the major obstacles for teaching robotics in Australia. The new controller board was demonstrated at high-school seminars. In these demonstrations the new controller board was used for controlling two robots that we built. These robots are available as kits. Given the strong demand from high-school teachers, new kits will be developed for the next robotic Olympiad to be held in Australia in 2006.

Cooperation using a robotic ad hoc network made from Bluetooth, JXTA, OSGi and other commercial off the shelf (COTS) products

Abstract - Mobile devices in the near future will need to collaborate to fulfill their function. Collaboration will be done by communication. We use a real world example of robotic soccer to come up with the necessary structures required for robotic communication. A review of related work is done and it is found no examples come close to providing a RANET. The robotic ad hoc network (RANET) we suggest uses existing structures pulled from the areas of wireless networks, peer to peer and software life-cycle management. Gaps are found in the existing structures so we describe how to extend some structures to satisfy the design. The RANET design supports robot cooperation by exchanging messages, discovering needed skills that other robots on the network may possess and the transfer of these skills. The network is built on top of a Bluetooth wireless network and uses JXTA to communicate and transfer skills. OSGi bundles form the skills that can be transferred. To test the nal design a reference implementation is done. Deficiencies in some third party software is found, specifically JXTA and JamVM and GNU Classpath. Lastly we look at how to fix the deciencies by porting the JXTA C implementation to the target robotic platform and potentially eliminating the TCP/IP layer, using UDP instead of TCP or using an adaptive TCP/IP stack. We also propose a future areas of investigation; how to seed the configuration for the Personal area network (PAN) Bluetooth protocol extension so a Bluetooth TCP/IP link is more quickly formed and using the STP to allow multi-hop messaging and transfer of skills.