SISTEMAS ROBÓTICOS AUTÓNOMOS
Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de
Computadores de Faculdade de Engenharia da Universidade do
Porto
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SISTEMAS ROBÓTICOS AUTÓNOMOS
(programa da disciplina)
1 - Introdução, ambientes de desenvolvimento de aplicações robóticas:
simuladores e ROS - Robotic Operating Systems
2 - Tipos de locomoção e tração
3 - Cinemática, dinâmica e controlo de robôs
4 – Perceção e sensores
5 - Estimação da localização de Robôs móveis
6 - Planeamento de trajetórias
7 - Atribuição e escalonamento de tarefas
8 – Localização e mapeamento simultâneos (SLAM - Simultaneous
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PERCEÇÃO
CARACTERISTICAS IMPORTANTES DOS SENSORES:
- Gama de medida
- Resolução
- Lineariedade
- Banda passante
- Caracterização do erro
- Precisão / repetibilidade
- Robustez a variações ambientais
PERCEÇÃO
CARACTERIZAÇÃO DA PERCEÇÃO:
- Proprioceção: perceção do estado interno do robô (ex. encoders)
- Exteroceção: perceção dependente do ambiente externo (ex. ultra-sons)
MODOS DE PERCEÇÃO:
- sensores passivos (ex. interruptor)
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PERCEÇÃO – Força/contacto
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PERCEÇÃO – Força/contacto
PERCEÇÃO – Movimento/posição de eixos
SENSOR DE POSIÇÃO – ENCODER ABSOLUTO:
SENSOR DE POSIÇÃO/VELOCIDADE – ENCODER INCREMENTAL (ótico ou
magnético):
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PERCEÇÃO – Movimento/posição de eixos
SENSOR DE VELOCIDADE – TACOGERADOR:
PERCEÇÃO – Movimento/posição de eixos
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PERCEÇÃO – Movimento/posição de eixos
PERCEÇÃO – Orientação/rotação do robô
Bussola (orientação em relação ao campo magnético):
- sensível à presença de materiais
ferro-magnéticos ou condutores elétricos
percorridos por correntes não desprezáveis.
- Mais útil no exterior (menos perturbações) ,
no entanto no interior pode dar uma informação
qualitativa (rejeitar outliers)
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PERCEÇÃO – Orientação/rotação do robô
Giroscópio (velocidade angular):
- mecânico: mede as forças geradas
- ótico: mede a interferência de feixes de luz,
o feixe que gira em sentido contrário ao da
rotação tem percurso menor
PERCEÇÃO –
Orientação/distância de balizas
Distância a balizas acústicas:
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PERCEÇÃO –
Orientação/distância de balizas
Distância/ângulo com refletores (laser):
PERCEÇÃO –
Orientação/distância de balizas
Ângulo com sensores óticos:
Distâncias com sinais de rádio (ex. GPS):
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PERCEÇÃO –
distância
ULTRA-SONS
PERCEÇÃO –
distância
ULTRA-SONS:
- medidas geralmente entre 10cm e 5m
- frequências superiores a 30Khz
- objeto a 3,5m demora 20ms a refletir o som,
um anel com 10 sensores para evitar interferências só dará 5 medidas por
segundo.
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PERCEÇÃO –
distância
LASER RANGE FINDERS
Distância pode ser dada pela diferença de fase entre a onda emitida e a reflectida:
d =
4π
λθ
PERCEÇÃO –
distância
INFRAVERMELHOS: sensibilidade à luz ambiente, à cor e textura da
superfície refletora e ao ângulo de incidência.
Reflecção simples):
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PERCEÇÃO –
velocidade linear
Doopler radar :
Microwave Doppler Radar Wireless Module Motion Sensor 10.525GHz
PERCEÇÃO –
aceleração linear
Acelerómetros :
Mede aceleração através da lei F=ma. Por exemplo com uma mola (F=Kx)
resulta a=kx
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/m.
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PERCEÇÃO –
IMUs
IMU – Inertial Measurement Unit:
Combina acelerómetros, giroscópios e magnetómetros de 3 eixos e algum
pré-processamento:
PERCEÇÃO –
visão
VISÃO ARTIFICIAL
Caracteristicas importantes:
- resolução (por exemplo 640x480 pixeis)
- nº de bits por pixel (8 bits, 16 bits, 32 bits...)
- imagens captadas por segundo (15 fps, 25 fps, ...)
- a preto e branco ou a cores
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