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 [email protected]