ROBOSENSE
Percepção Robótica em
Plataforma Móvel Autônoma
Apresentador: Pablo Javier Alsina
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Departamento de Engenharia de Computação e Automação
Resumo



O Projeto aborda o problema de percepção
robótica embarcada em uma plataforma móvel
autônoma.
Desenvolvimento de robô móvel de baixo custo,
dotado de braço manipulador, odometria,
sonares, sistema de visão estéreo e capacidade
de processamento embarcado.
Protótipo para desenvolvimento e teste de
aplicações que envolvem monitoração,
navegação e manipulação de forma autônoma.
Financiamento

CNPq (CTINFO 11/2002 - PDPG–TI)

Valor Global:R$ 123.692,50
Custeio:
 Capital:
 Bolsas:


R$ 59.711,30
R$ 35.000,00
R$ 28.981,20 (5 bolsas ITI)
Duração: 2 anos
Equipe
Pesquisadores:
Adelardo Adelino Dantas de Medeiros
 Luiz Marcos Garcia Gonçalves
 Pablo Javier Alsina (Coordenador)

Equipe
Bolsistas ITI:
 Anderson Abner de Santana Souza
 Carlos Gustavo Rangel Serrano
 Jefferson Delfino Freire
 Keite Clembet Araújo
 Paulo Henrique Costa Câmara
Voluntários:
 Jonathan Paulo Pinheiro Pereira
 Leonardo Sávio Guanabara Ramalho
 Thayse Priscila Franca

Lennedy Campos Soares
Equipe
Mestrandos:
 João Paulo de Araújo Bezerra
 José Savio Alves de Sousa Segundo
 Marcelo Borges Nogueira
 Paulo Henrique Novais Mota
 Ricardo Wendell
 Samaherni Morais Dias
Doutorandos:
 Anfranserai Morais Dias
 Diogo Pinheiro Fernandes Pedrosa
 Francisco Petrônio Alencar de Medeiros
Problemática
Percepção envolve aquisição de dados
de múltiplos sensores,
processamento, fusão e extração de
informação útil.
 O custo computacional é elevado,
particularmente em visão
computacional.
 Robôs disponíveis no mercado são
caros.

Objetivos






Desenvolver protótipo de baixo custo e
tecnologia nacional.
Desenvolver técnicas, teorias e métodos de
percepção robótica em tempo real.
Integrar e fortalecer o grupo de robótica
da UFRN.
Capacitar o grupo na área de percepção
robótica.
Publicar os resultados obtidos
Repassar o know-how a outros grupos de
pesquisa nacionais.
Especificações
Plataforma móvel autônoma
 Baixo custo
 Tecnologia nacional
 Arquitetura deve incorporar
múltiplos sensores
 Cabeça com Visão Estéreo
 Dois braços com garras
 Alimentação: 2 baterias 12 V/ 9 Ah

Projeto mecânico
Duas rodas com acionamento
diferencial e duas rodas livres
 Carga útil 40 kg
 Velocidade 0.5 m/s
 Aceleração 0.1 m/s2
 Cada braço com cinco juntas
 Garra abre-fecha – carga 0.5 kg
 Cabeça de 5 GDL – olhos
independentes.

Projeto mecânico
Base do robô
Projeto mecânico
Braço
Projeto mecânico
Braço
Projeto mecânico
Braço
Projeto mecânico
Braço: detalhe de
junta do ombro
Projeto mecânico
Braço: detalhe de
Cotovelo / punho
Projeto mecânico
Braço: detalhe de Cotovelo / punho
Projeto mecânico
Garra/punho
Projeto mecânico
Garra/punho
Projeto mecânico
Cabeça
Projeto mecânico
Cabeça
Projeto mecânico
Cabeça
Projeto mecânico
Arquitetura de Hardware
Câmera
Frame-grabber
Câmera
PC Deliberação
HD
PC E/S
PCI-CAN
Processamento Embarcado
6
sonares
Ethernet
PC Proc. Imagem
PIC (1 sonares)
CAN
PIC (2 garras)
Motor
CC
Potenc.
Motor
CC
PIC (8 braços)
Fim de
curso
Encoder
Motor
CC
PIC, (2 –
ombros)
Fim de
curso
Encoder
PIC, (5 –
cabeça)
Motor
CC
Encoder
Motor
CC
PIC (2 rodas)
Rede sensores/atuadores
Placa sensor/atuador
Sonares
Para construção de mapas e
contorno de obstáculos
 Cinturão de 6 sonares:

Sonares




Sonar Polaroid série 6500
Alcance: aprox. 8 m
Freqüência: 50 kHz
Abertura: aprox. 30o
Sonares
Sonares
Sonares
Sonares
Sonares
Sonares
Resultados - Teste 1
Teste de medição com o Sonar
Duração ECHO –
INIT t (ms)
0,5
3
1,0
6
1,5
9
2,0
12
3,0
17
4,0
23
5,0
29
6,0
34
7,0
40
8,0
44
9,0
44
t (ms)
Distância ao
obstáculo d (m)
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
2
4
6
d (m)
8
10
Sistema de visão

A Cabeça Estéreo Proposta:
5 Graus de Liberdade
 2 Câmeras
 Frame grabber 20 Quadros por
Segundo

Descrição da Cabeça

Modelo Cinemático

5 Graus de Liberdade
• Movimento do
Pescoço
• Pan (Esquerdo e
Direito)
• Tilt (Esquerdo e
Direito)
Descrição da Cabeça

Modelo Físico



Elos em Alumínio
5 Motores
5 Encoders
Simulador e
Experiências Iniciais



Simulador Cinemático
Layout Diferente do Implementado
Modelo Cinemático Igual
Simulador e
Experiências Iniciais

Modos de Operação

Dependende

Independente
Sistema Proposto




Aquisição de
imagens pelas
câmeras
Pré-processamento
Cruzamento de
informações
Algoritmos de alto
nível
Redução de Resolução

Criação de Imagem em Multi-Resolução
Filtragem das Imagens


Imagem Original
Movimento

Imagens em MR

Gradiente Direção X

Gradiente Direção Y

Gaussiano

Laplaciano
Resultados Obtidos
Etapa
Multi-resolução
(s)
Original (s)
Multi-resolução
244
-
Gaussiano
584
10480
Gradiente
1169
21020
Laplaciano
579
10506
Movimento
62
5355
2638
47361
Total
Perspectivas
Finalizar a Construção mecânica
 Implementar os circuitos eletrônicos
 Integrar o hardware
 Desenvolver software básico
 Desenvolver rotinas de visão,
localização, navegação e
manipulação

Questões?
Maiores informações com a equipe, no
Laboratório de Sistemas Inteligentes
DCA/CT/UFRN
pablo@dca.ufrn.br