Sensorização e percepção de
multi-agentes robóticos
jogadores de futebol
Departamento de Electrónica Industrial
Escola de Engenharia, Universidade do Minho,
Guimarães, PORTUGAL
Índice
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RoboCup e suas modalidades
Regras
Robôs da Universidade do Minho
Descrição mecânica e informática
Estratégia
Software
Demonstrações
Iniciativa RoboCup
Até ao ano 2050, construir uma equipa de robôs futebolistas autónomos
(humanóides), capaz de ganhar à equipa campeã do mundo de humanos.
http://www.robocup.org
Historial
• 1993 - Ideia, Objectivos, regras iniciais
desenvolver uma equipa de robôs futebolistas que joguem tão bem
como os humanos.
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Edições
1997 - Nagoya, Japão
1998 - Paris, França
1999 - Estocolmo, Suécia
2000 - Amsterdão, Holanda (Europeu)
2000 - Sydney, Austrália
2001 - Seattle, EUA
2002 - Fukuoka, Japão
2003 - Pádua, Itália
2004 - Portugal
Modalidades de Futebol no RoboCup
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Robôs médios
Robôs pequenos
Cães da Sony
Humanóides
Júnior (Futebol e dança)
Simulação
• Salvamentos
• Simulação de Salvamentos
Modalidade / Robôs médios
80 Kg
80 cm
50 cm
Modalidade / Robôs pequenos
Modalidade / Cães da Sony
Modalidade / Robôs Humanóides
Modalidade / Júnior
Modalidade / Simulação
Regras
• Regras idênticas às do futebol humano, com
adaptações
• Campo - 12 x 8 m
• Cada equipa – 4-6 robôs (um guarda redes)
• O jogo é feito numa base de cores
• Robôs PRETOS, com uma marca colorida
• Cilindros no canto com sequência de 3 cores
• Duração do jogo - 2 x 10 minutos, (15 min
intervalo)
• Robôs completamente autónomos, não devem
colidir com os adversários e devem marcar o
maior número de golos
Baliza A
Baliza B
Equipa A
Equipa B
Robôs
Equipa MINHO
• Surgiu em 1998
• Alunos do DEI
• Extra-curricular
• Patrocínios
• Completamente
desenvolvido in-house
• Participações
Solução Mecânica / Robô completo
Solução Mecânica / Motorização
Rodas omnidireccionais
Solução Mecânica / Motorização
Fn  velocidade cosDireccaoRodan  Direccao
FA  velocidade cos30  Direccao
FB  velocidade cos150 Direccao
FC  velocidade cos270 Direccao
Solução Mecânica / Controlo da Bola
Chuto magnético / Força -> Energia
Solução Mecânica / Chuto
COMPUTADOR
1 Bateria 12V / 7Ah para o PC
3 Baterias 12V / 7Ah para
motores/chuto/electrónica
Motherboard: VIA EPIA M 933 mini-itx
Microprocessador: Baixo consumo (VIA C3 933MHz)
RAM: 256MB (266MHz velocidade)
Disco: FLASH 256Mb
1 Slot PCI expansível a 2 (placa captura + placa rede)
Rede sem fios: ACX100, IEEE 802.11b, 11Mbps
Memória não volátil: 256Mb IDE memoria flash
Fonte de Alimentação: 50W ATX 12V
Ambiente programação
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Linux Mandrake 9
Linguagem C (compilador gcc)
LIB: vga, m, pthread, msock
svgalib / memória linear
Software escrito por nós (≈3000 linhas)
Cerca de 14 fps (50 sem processamento)
Sistema de Software
Livrarias Básicas
CONFIG.geral
geral.c
CONFIG.font
font.c
CONFIG.rede
rede.c
Aplicações - Nível 1
CONFIG.hardware
CONFIG.hardware
Hardware.c
HardwareSimples.c
filtros.c
geometrias.c
Aplicações - Nível 2
Video.c
CONFIG.cores
Cores.c
CONFIG.sensores
Sensores.c
Aplicações - Nível 3
CONFIG.jogo
Jogo.c
Monitor.c
Sistema de visão
Espelho Esférico
Câmara analógica
Imagem vista pela
câmara
Sistema de visão
Visão
x f  xi 0  radius sin(  180)
y f  yi 0  radius cos(  180)
Xi0, Yi0
α
radius
Xf, Yf
- coordenadas do centro da imagem
- angulo do pixel / eixo central
- distancia do pixel ao centro da imagem
- coordenadas Cartesianas finais
Visão / filtros
Visão
Estratégia / Atacante
Robo sempre de frente para
a bola (vel. Angular)
direccao=(K1*((bolax-balizax)/90)*(distancia*K2));
velocidade=75.0+(110.0-bolay)*(1.0+abs((bolax-balizax)/180.0));
Visão / Jogo
Estratégia / Guarda-Redes
COM BOLA
direccao_X=((bolax-180)*4);
direccao_Y=((POSY_GR-dist_baliza)/4);
direccao=180-(atan2(-direccao_X, direccao_Y);
SEM BOLA
direccao_Y=((POSY_GR-dist_baliza)/(20/RAPIDEZ));
direccao_X=(media_esq-media_dir)*(2*RAPIDEZ);
velocidade=(abs(direccao_X)+abs(direccao_Y))/2
Estratégia / Defesa
Idêntico ao guarda-redes
Estratégia / Equipa completa
1 Guarda-redes
1 Defesa
2 Atacantes
(nesta ordem…)
Equipa - Comunicação
Rede TCP/IP (sem fios)
Monitor
Monitor
Monitor
Hardware
Localização
largura
comprimento
Triangulação
Vídeo (Trailer)
Conclusões
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Projecto não apenas de investigação mas de ensino
Objectivos são científicos
Área Multi-disciplinar (informática, electrónica, mecânica)
Cooperação
Sistema de Visão é muito importante
Distorção da imagem (espelho) não é problema
Fiabilidade do Hardware
Beleza do jogo é importante
Optimização do software é MUITO importante
Sensorização e percepção de
multi-agentes robóticos
jogadores de futebol
Departamento de Electrónica Industrial
Escola de Engenharia, Universidade do Minho,
Guimarães, PORTUGAL