RAC

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RAC Robótica Académica de Coimbra

• Jorge Lobo
• Rui Rocha

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Sumário

• Enquadramento do projecto
• Robôs da RAC
• Hardware
• Cinemática
• Software de controlo da equipa
• Sistema de Visão Global
• Estado do projecto e perspectivas futuras

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Sumário

• Enquadramento do projecto
• Robôs da RAC
• Hardware
• Cinemática
• Software de controlo da equipa
• Sistema de Visão Global
• Estado do projecto e perspectivas futuras

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Enquadramento da RAC

• Objectivo geral construir uma equipa de futebol
  robótico para competir na liga de robôs pequenos
  do RoboCup (Small-Size League).
• Médio-longo prazo migrar para RoboCup MSL.
• Promoção da robótica móvel no seio do DEEC
• Envolvimento de alunos, docentes e
  investigadores.
• Representação da escola em competições de futebol
  robótico.
• Tornar aliciante a aprendizagem de diversas
  disciplinas.
• Mecatrónica, Electrónica, Sistemas Digitais,
  Programação, Controlo, Visão por Computador,
  Inteligência Artificial, etc.
• Mais informaçõeshttp//www.deec.uc.pt/rprocha/R
  AC/RAC.html

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Sumário

• Enquadramento do projecto
• Robôs da RAC
• Hardware
• Cinemática
• Software de controlo da equipa
• Sistema de Visão Global
• Estado do projecto e perspectivas futuras

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RacBots

• A liga F180 requer robôs rápidos, não
  necessariamente muito inteligentes, podendo ter
  um computador central a controlar.
• Mas na RAC queremos vir a construir robôs
  autónomos, capazes de acompanhar a evolução das
  regras do jogo.
• Robôs compactos, rápidos e com movimento
  omnidireccional, e kicker.
• Configuração básica, o RacSlaveBot, permite
  cumprir os requisitos mínimos e apoia-se com
  computador central para fechar a malha de
  controlo.
• Configuração avançada, o RacSmartBot, com visão
  própria, sensores inerciais e capacidade de
  processamento para maior autonomia.

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Hardware do Robô

• Via Eden M570 600Mhz CPU
• 4I65 FPGA based PC104-PLUS Anything I/O card
• PC/104 Power Supply V104
• 7I30 Quad 100 Watt H-bridges
• Wireless LAN Mini USB Adapter
• Compact Flash IDE Drive
• DC Micromotors 12v
• ...

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RacSlaveBots

• Configuração básica
• Funciona escravo do computador central
• ...

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RacSmartBots

• Inteligente e semi-autónomo
• Processamento de imagem
• Fusão sensorial

Inertial Sensors
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Cinemática Holonómica

• Rodas Omnidireccionais
• Configuração omnidireccional holonómica

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Controlo de Trajectória
Cinemática do robô

• FPGA controla cada motor individualmente
• Qual deve ser o movimento de cada eixo para se
  obter a trajectória pretendida?
• Estudo da Cinemática do robô
• Cinemática Directa
• Cinemática Inversa
• Modelo de Controlo
• Implementação de um sistema de simulaçãoem
  MATLAB/Simulink por forma a simular o
  comportamento real do robô.
• Calibração do sistema

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Sumário

• Enquadramento do projecto
• Robôs da RAC
• Hardware
• Cinemática
• Software de controlo da equipa
• Sistema de Visão Global
• Estado do projecto e perspectivas futuras

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Requisitos do Software de Controlo da Equipa

• Controlo em tempo-real num ambiente muito
  dinâmico futebol robótico.
• Compromisso entre comportamentos reactivos e
  deliberativos.
• Controlo reactivo responder rapidamente à
  ocorrência de novos importante no em decisões de
  muito curto-prazo.
• Controlo deliberativo planeamento inteligente de
  estratégias de jogo, baseadas na cooperação entre
  os robôs futebolistas da equipa.
• Na liga dos robôs pequenos (SSL), o controlo
  centralizado é viável.
• É permitida a colocação de um sensor global
  câmara sobre o campo.
• Controlo distribuído é a melhor solução na liga
  dos robôs médios (MSL)
• Distribuição dos sensores (da informação) e do
  poder computacional.
• Modularidade e flexibilidade.
• Fácil evolução através da adição/modificação
  incremental de módulos de SW.
• Permitir a implementação da equipa com níveis de
  autonomia diferenciados.

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Características da Arquitectura de Controlo da RAC

• Permite controlar a equipa de forma completamente
  distribuída.
• Mas pode ser instanciada com diferentes níveis de
  autonomia dos robôs
• Ex controlador do robô num computador remoto /
  robô usado como um mero actuador.
• O controlador de cada robô possui 3 niveis de
  abstracção.
• Estratégico deliberativo.
• Táctico deliberativo e reactivo.
• Operacional essencialmente reactivo.
• Modelo do mundo centralizado baseado em fusão
  sensorial.
• Cada robô pode usar sensores a bordo para ter uma
  visão parcial do jogo.
• O modelo do mundo é um repositório centralizado
  que faz a fusão de toda a informação e está
  acessível a todos os robôs da equipa.
• Cada robô usa informação local para exibir
  comportamentos reactivos.
• Escalável para equipas com um número arbitrário
  de robôs.

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Arquitectura versão Distribuída

• Robôs
• Três níveis de controlo.
• Sensores globais
• Os robôs trocam informação para cooperarem.
• Modelo do mundo.
• Fusão sensorial.
• Árbitro.
• Acesso ao modelo do mundo pelos robôs.
• Notificação automática de eventos importantes.
• Supervisão e monitorização.

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Arquitectura versão Centralizada (implementada)
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Sumário

• Enquadramento do projecto
• Robôs da RAC
• Hardware
• Cinemática
• Software de controlo da equipa
• Sistema de Visão Global
• Estado do projecto e perspectivas futuras

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Sistema de Visão Global

• Objectivo obter o estado do jogo.
• Robôs da equipa
• Posição, orientação e velocidade.
• Robôs adversários
• Toda a informação que se conseguir obter.
• Bola
• Posição e velocidade.

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Segmentação de Cor
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Sumário

• Enquadramento do projecto
• Robôs da RAC
• Hardware
• Cinemática
• Software de controlo da equipa
• Sistema de Visão Global
• Estado do projecto e perspectivas futuras

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Conclusão

• Estado Actual do Projecto
• Protótipo do robô testado com sucesso.
• Montagem da 1.ª equipa de robôs em curso.
• Geração e controlo de trajectórias.
• Sistema de visão global.
• Software de controlo centralizado da equipa.
• Perspectivas futuras
• Realização dos primeiros jogos.
• Montagem de um kicker nos robôs.
• Software de controlo distribuído da equipa.
• Competição ao mais alto nível RoboCup.

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Equipa de desenvolvimento da RAC
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Vídeo(Abr 2005)