943 resultados para Navegação autónoma
Resumo:
Trabalho de Final de Mestrado para obteno do grau de Mestre em Engenharia Informtica e de Computadores
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Esta dissertao de mestrado apresenta o projeto e a construo de um rob mvel terrestre denominado LOGBOT, com trao de movimento do tipo diferencial com duas rodas motoras e uma roda livre para manter a estabilidade de sua estrutura em relao superfcie. O controle do rob dispe dos modos de telemetria e autnomo. No modo de controle por telemetria (ROV), a comunicao do rob com a estao de controle feita por radiofreqncia a uma distncia de at um quilometro em ambientes externos, e at cem metros em ambientes internos. No modo de controle autnomo (AGV), o rob tem habilidade para navegar em ambientes internos e desconhecidos usando sempre a parede sua esquerda como referncia para a trajetria de seu movimento. A seqncia de movimentos para execuo da trajetria enviada para a estao de controle que realiza anlises de desempenho do rob. Para executar suas tarefas no modo autnomo, a programao do rob conta com um agente inteligente reativo, que detecta caractersticas do ambiente (obstculos, final de paredes, etc.) e decide sobre qual atitude deve ser executada pelo rob, com objetivo de contornar os obstculos e controlar a velocidade de suas rodas. Os problemas de erro odomtrico e suas correes com base no uso de informaes sensoriais externas so devidamente tratados. Tcnicas de controle hierrquico do rob como um todo e controle em malha fechada da velocidade das rodas do rob so usadas. Os resultados mostraram que o rob mvel LOGBOT capaz de navegar, com estabilidade e preciso, em ambientes internos no formato de um corredor (wall following).
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Ps-graduao em Cincia da Computao - IBILCE
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A viso estreo uma forma eficiente para navegação, pois com a estimativa de profundidade, possvel verificar se um caminho pr determinado pode ser utilizado para chegar ao destino definido, e ainda estimar durante qual profundidade esta mesma estimativa continuar sendo vlida. As imagens capturadas por cada cmera so retificadas, de forma que as mesmas fiquem alinhadas horizontalmente, colaborando-se assim com o desempenho dos algoritmos de correspondncia, responsveis pela construo da matriz de disparidades. Com base nessa matriz, criada a matriz de disparidade V para que seja possvel mapear a informao de profundidade de cada objeto, os quais podem representar obstrues e anteparos na cena observada.
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Desde o incio do crescente interesse na rea de robtica que a navegação autónoma se apresenta como um problema de complexa resoluo que, por isso, desperta vasto interesse no meio cientfico. Alm disso, as capacidades da navegação autónoma aliadas robtica permitem o desenvolvimento de variadas aplicaes. O objectivo da navegação autónoma conferir, a um dispositivo motor, capacidade de deciso relativa locomoo. Para o efeito, utilizam-se sensores, como os sensores IMU, o receptor GPS e os encoders, para fornecer os dados essenciais navegação. A dificuldade encontra-se no correcto processamento destes sinais uma vez que so susceptveis a fontes de rudo. Este trabalho apresenta um sistema de navegação autnomo aplicado ao controlo de um robot. Para tal, desenvolveu-se uma aplicao que alberga todo o sistema de localizao, navegação e controlo, acrescido de uma interface grfica, que permite a visualizao em mapa da movimentao autónoma do robot. Recorre-se ao Filtro de Kalman como mtodo probabilstico de estimao de posio, em que os sinais dos vrios sensores so conjugados e filtrados. Foram realizados vrios testes de modo a avaliar a capacidade do robot atingir os pontos traados e a sua autonomia no seguimento da trajectria pretendida.
Estratgia de navegação com planejamento dinmico e algoritmo gentico aplicada a robs mveis terrestres
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This work proposes a new autonomous navigation strategy assisted by genetic algorithm with dynamic planning for terrestrial mobile robots, called DPNA-GA (Dynamic Planning Navigation Algorithm optimized with Genetic Algorithm). The strategy was applied in environments - both static and dynamic - in which the location and shape of the obstacles is not known in advance. In each shift event, a control algorithm minimizes the distance between the robot and the object and maximizes the distance from the obstacles, rescheduling the route. Using a spatial location sensor and a set of distance sensors, the proposed navigation strategy is able to dynamically plan optimal collision-free paths. Simulations performed in different environments demonstrated that the technique provides a high degree of flexibility and robustness. For this, there were applied several variations of genetic parameters such as: crossing rate, population size, among others. Finally, the simulation results successfully demonstrate the effectiveness and robustness of DPNA-GA technique, validating it for real applications in terrestrial mobile robots.
Estratgia de navegação com planejamento dinmico e algoritmo gentico aplicada a robs mveis terrestres
Resumo:
This work proposes a new autonomous navigation strategy assisted by genetic algorithm with dynamic planning for terrestrial mobile robots, called DPNA-GA (Dynamic Planning Navigation Algorithm optimized with Genetic Algorithm). The strategy was applied in environments - both static and dynamic - in which the location and shape of the obstacles is not known in advance. In each shift event, a control algorithm minimizes the distance between the robot and the object and maximizes the distance from the obstacles, rescheduling the route. Using a spatial location sensor and a set of distance sensors, the proposed navigation strategy is able to dynamically plan optimal collision-free paths. Simulations performed in different environments demonstrated that the technique provides a high degree of flexibility and robustness. For this, there were applied several variations of genetic parameters such as: crossing rate, population size, among others. Finally, the simulation results successfully demonstrate the effectiveness and robustness of DPNA-GA technique, validating it for real applications in terrestrial mobile robots.
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Trabalho Final de Mestrado para obteno do grau de Mestre em Engenharia Mecnica
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A Conduo de um veculo automvel tem-se tornado cada vez mais automatizada ao longo dos anos. Este processo tem-se vindo a desenvolver com o intuito de facilitar cada vez mais a conduo dos veculos, de prevenir acidentes rodovirios ou ainda de ser utilizado em operaes militares. Este trabalho tem como principal foco o estudo da aplicao de dois dos principais mtodos de clculo da localizao probabilstica localizao de um veculo automvel autnomo: o Filtro Estendido de Kalman e o Filtro de Partculas. Foram implementadas vrias verses de ambos os filtros, quer em simulao, quer num veculo real, tendo por base, em termos de sensores, a odometria do rob, uma unidade inercial e um GPS. Este trabalho surge na continuao de vrios projetos anteriores, com foco no desenvolvimento de um veculo autnomo de baixo custo, acrescentando-lhe a funcionalidade de se localizar. Neste sentido, o trabalho desenvolvido servir de base para a navegação autónoma em trabalhos futuros.
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O objeto principal desta tese o estudo de algoritmos de processamento e representao automticos de dados, em particular de informao obtida por sensores montados a bordo de veculos (2D e 3D), com aplicao em contexto de sistemas de apoio conduo. O trabalho foca alguns dos problemas que, quer os sistemas de conduo automtica (AD), quer os sistemas avanados de apoio conduo (ADAS), enfrentam hoje em dia. O documento composto por duas partes. A primeira descreve o projeto, construo e desenvolvimento de trs prottipos robticos, incluindo pormenores associados aos sensores montados a bordo dos robs, algoritmos e arquitecturas de software. Estes robs foram utilizados como plataformas de ensaios para testar e validar as tcnicas propostas. Para alm disso, participaram em vrias competies de conduo autónoma tendo obtido muito bons resultados. A segunda parte deste documento apresenta vrios algoritmos empregues na gerao de representaes intermdias de dados sensoriais. Estes podem ser utilizados para melhorar tcnicas j existentes de reconhecimento de padres, deteo ou navegação, e por este meio contribuir para futuras aplicaes no mbito dos AD ou ADAS. Dado que os veculos autnomos contm uma grande quantidade de sensores de diferentes naturezas, representaes intermdias so particularmente adequadas, pois podem lidar com problemas relacionados com as diversas naturezas dos dados (2D, 3D, fotomtrica, etc.), com o carcter assncrono dos dados (multiplos sensores a enviar dados a diferentes frequncias), ou com o alinhamento dos dados (problemas de calibrao, diferentes sensores a disponibilizar diferentes medies para um mesmo objeto). Neste mbito, so propostas novas tcnicas para a computao de uma representao multi-cmara multi-modal de transformao de perspectiva inversa, para a execuo de correco de cr entre imagens de forma a obter mosaicos de qualidade, ou para a gerao de uma representao de cena baseada em primitivas poligonais, capaz de lidar com grandes quantidades de dados 3D e 2D, tendo inclusivamente a capacidade de refinar a representao medida que novos dados sensoriais so recebidos.
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Esta tese prope uma forma diferente de navegação de robs em ambientes dinmicos, onde o rob tira partido do movimento de pedestres, com o objetivo de melhorar as suas capacidades de navegação. A ideia principal que, ao invs de tratar as pessoas como obstculos dinmicos que devem ser evitados, elas devem ser tratadas como agentes especiais com conhecimento avanado em navegação em ambientes dinmicos. Para se beneficiar do movimento de pedestres, este trabalho prope que um rob os selecione e siga, de modo que possa mover-se por caminhos timos, desviar-se de obstculos no detetados, melhorar a navegação em ambientes densamente populados e aumentar a sua aceitao por outros humanos. Para atingir estes objetivos, novos mtodos so desenvolvidos na rea da seleo de lderes, onde duas tcnicas so exploradas. A primeira usa mtodos de previso de movimento, enquanto a segunda usa tcnicas de aprendizagem por mquina, para avaliar a qualidade de candidatos a lder, onde o treino feito com exemplos reais. Os mtodos de seleo de lder so integrados com algoritmos de planeamento de movimento e experincias so realizadas para validar as tcnicas propostas.
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This work introduces a new method for environment mapping with three-dimensional information from visual information for robotic accurate navigation. Many approaches of 3D mapping using occupancy grid typically requires high computacional effort to both build and store the map. We introduce an 2.5-D occupancy-elevation grid mapping, which is a discrete mapping approach, where each cell stores the occupancy probability, the height of the terrain at current place in the environment and the variance of this height. This 2.5-dimensional representation allows that a mobile robot to know whether a place in the environment is occupied by an obstacle and the height of this obstacle, thus, it can decide if is possible to traverse the obstacle. Sensorial informations necessary to construct the map is provided by a stereo vision system, which has been modeled with a robust probabilistic approach, considering the noise present in the stereo processing. The resulting maps favors the execution of tasks like decision making in the autonomous navigation, exploration, localization and path planning. Experiments carried out with a real mobile robots demonstrates that this proposed approach yields useful maps for robot autonomous navigation
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Introduo: O Projeto de Extenso FutFEB procura estimular o interesse dos alunos do ensino mdio, tcnico e fundamental para seguirem carreira nas reas de engenharia e cincia da computao. Para isso so utilizados robs mveis simples em conjunto com material didtico e audiovisual para despertar de forma ldica, atravs de palestras e demonstraes prticas, o interesse dos jovens para os desafios e atrativos das carreiras tecnolgicas. Essas atividades so desenvolvidas por alunos do Colgio Tcnico Industrial e da Faculdade de Engenharia do Campus de Bauru. Objetivos: Propiciar condies para que os alunos do Colgio Tcnico Industrial e da Faculdade de Engenharia desenvolvam atividades de pesquisa e desenvolvimento sobre robs mveis autnomos funcionando como complemento e estmulo a sua formao acadmica nas reas de engenharia eltrica, mecnica, e computao. Assim, espera-se a criao da cultura e de um ambiente propcios para desenvolvimento de pesquisas e de inovao tecnolgica, que ajudem a consolidar os Cursos Tcnicos, de Graduao e PsGraduao da FEB. Mtodos: O uso de robs mveis em cursos de engenharia ou cursos visando o desenvolvimento tecnolgico no uma novidade. Inmeros experimentos so relatados na literatura, sendo que esta abordagem tem se tornado quase que uma obrigatoriedade nos cursos de boa qualidade [Hoopes, 2003], [Martin, 1994], [Miglino, 1998]. Um dos pilares desta nova linha de ensino tecnolgico o trabalho desenvolvido por Resnick no MIT [Kafai & Resnick, 1996] que parte importante do conhecido Projeto LEGO Mindstorms. Esta perspectiva altera significativamente o posicionamento do estudante, dando-lhe maturidade profissional e responsabilidade. Com isso espera-se formar um profissional mais capacitado tanto no aspecto de fundamentos e conceitos tcnicos, como na capacidade de empreender e inovar. Tambm existe a expectativa de que muitos dos trabalhos desenvolvidos sejam transformados em projetos de Iniciao Cientfica. Resultados: toda a tecnologia utilizada no conceito Futebol de Robs continua sendo desenvolvida e aprimorada, diversos trabalhos cientficos de ponta podem ser encontrados na literatura recente, trabalhos que abordam entre outros temas, o problema da navegação autnoma dos robs mveis. Apresenta-se a seguir trabalhos de alunos vinculados ao Projeto de Extenso FutFEB, submetidos ao Congresso de Iniciao Cientfica da UNESP - 2011.- Software de Mapeamento para Navegação de Robs Mveis Autnomos.- Sensoriamento por Infra-Vermelho para Robs Mveis Autnomos.- Sensoriamento por Ultra-Som para Robs Mveis Autnomos.- Segmentao de Imagens Coloridas para Reconhecimento de Objetos.- Algoritmos de Subtrao de Plano de Fundo em Frames de Vdeo.
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Atualmente os sistemas de pilotagem autónoma de quadricpteros esto a ser desenvolvidos de forma a efetuarem navegação em espaos exteriores, onde o sinal de GPS pode ser utilizado para definir waypoints de navegação, modos de position e altitude hold, returning home, entre outros. Contudo, o problema de navegação autónoma em espaos fechados sem que se utilize um sistema de posicionamento global dentro de uma sala, subsiste como um problema desafiante e sem soluo fechada. Grande parte das solues so baseadas em sensores dispendiosos, como o LIDAR ou como sistemas de posicionamento externos (p.ex. Vicon, Optitrack). Algumas destas solues reservam a capacidade de processamento de dados dos sensores e dos algoritmos mais exigentes para sistemas de computao exteriores ao veculo, o que tambm retira a componente de autonomia total que se pretende num veculo com estas caractersticas. O objetivo desta tese pretende, assim, a preparao de um sistema areo no-tripulado de pequeno porte, nomeadamente um quadricptero, que integre diferentes mdulos que lhe permitam simultnea localizao e mapeamento em espaos interiores onde o sinal GPS e negado, utilizando, para tal, uma cmara RGB-D, em conjunto com outros sensores internos e externos do quadricptero, integrados num sistema que processa o posicionamento baseado em viso e com o qual se pretende que efectue, num futuro prximo, planeamento de movimento para navegação. O resultado deste trabalho foi uma arquitetura integrada para anlise de mdulos de localizao, mapeamento e navegação, baseada em hardware aberto e barato e frameworks state-of-the-art disponveis em cdigo aberto. Foi tambm possvel testar parcialmente alguns mdulos de localizao, sob certas condies de ensaio e certos parmetros dos algoritmos. A capacidade de mapeamento da framework tambm foi testada e aprovada. A framework obtida encontra-se pronta para navegação, necessitando apenas de alguns ajustes e testes.
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Large efforts have been maden by the scientific community on tasks involving locomotion of mobile robots. To execute this kind of task, we must develop to the robot the ability of navigation through the environment in a safe way, that is, without collisions with the objects. In order to perform this, it is necessary to implement strategies that makes possible to detect obstacles. In this work, we deal with this problem by proposing a system that is able to collect sensory information and to estimate the possibility for obstacles to occur in the mobile robot path. Stereo cameras positioned in parallel to each other in a structure coupled to the robot are employed as the main sensory device, making possible the generation of a disparity map. Code optimizations and a strategy for data reduction and abstraction are applied to the images, resulting in a substantial gain in the execution time. This makes possible to the high level decision processes to execute obstacle deviation in real time. This system can be employed in situations where the robot is remotely operated, as well as in situations where it depends only on itself to generate trajectories (the autonomous case)
