Upload
usp-icmc-lrm
View
865
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Tutorial CLEI 2010 - Assuncion - Paraguay Outubro 2010 LRM - ICMC - USP São Carlos INCT-SEC Titulo: "Robôs Móveis e Veículos Autônomos: Pesquisa, Desenvolvimento e Desafios na área da Inteligência Artificial"
Citation preview
19/10/2010
1
CLEI 2010# 1
Robôs Móveis e Veículos Autônomos: Robôs Móveis e Veículos Autônomos: Pesquisa, Desenvolvimento e Desafios Pesquisa, Desenvolvimento e Desafios
na área da Inteligência Artificialna área da Inteligência Artificial
Denis F. Wolf Fernando S. Osório Kalinka R. J. Castelo Branco
Universidade de São Paulo – USP - ICMCGrupo de Sistemas Embarcados, Evolutivos e Robóticos - SEER
Laboratório de Robótica Móvel - LRMINCT – Sistemas Embarcados Críticos
CLEI 2010# 2
Denis F. Wolf Fernando S. Osório Kalinka R. J. Castelo Branco
Universidade de São Paulo – USP - ICMCGrupo de Sistemas Embarcados, Evolutivos e Robóticos - SEER
Laboratório de Robótica Móvel - LRMINCT – Sistemas Embarcados Críticos
Laboratório de Robótica Móvel – ICMC/USP
Desafios da Inteligência Artificial:Desafios da Inteligência Artificial:Pesquisa e Desenvolvimento de Pesquisa e Desenvolvimento de
Robôs Móveis e Veículos AutônomosRobôs Móveis e Veículos Autônomos
Parte IV
19/10/2010
2
CLEI 2010# 3
Robótica Móvel Inteligente Desenvolvimento de Projetos e Aplicações
• Veículos Inteligentes
Condução Assistida – Detecção de Obstáculos
Estacionamento Autônomo, Combate a Incêndios
• Robôs Móveis para Monitoramento & Segurança
Controle a Distância, Simulação Virtual de Robôs Móveis
Navegação Topológica, Sistemas de Visão
• Robôs Móveis Articulados
Robôs que aprendem a caminhar
• Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs)Projeto ARARA, Projeto Tiriba
PARTE IVPARTE IV
CLEI 2010# 4
Robótica Móvel Inteligente Desenvolvimento de Projetos e Aplicações
• Veículos Inteligentes
Condução Assistida
Detecção de Obstáculos
PARTE IVPARTE IV
19/10/2010
3
CLEI 2010# 5
Sensores laser
Câmera
GPS, IMU, eBússola
Processamento das informações
Sistema de conduçãoautônoma / assistida
CLEI 2010# 6
Identificação e desvio de obstáculosExperimentos iniciais – março de 2009
Sistema de conduçãoautônoma / assistida
19/10/2010
4
CLEI 2010# 7
Posição do veículo
Trajetória planejada
Obstáculos
Dados do laser
Dados da câmera
Sistema de conduçãoautônoma / assistida
CLEI 2010# 8
Sistema de conduçãoautônoma / assistida
19/10/2010
5
CLEI 2010# 9
Sistema de conduçãoautônoma / assistida
A Driving Assistance System for Navigation in Urban Environments
Leandro C. Fernandes, Maurício A. Dias, Fernando S. Osório, Denis F. Wolf
IBERAMIA 2010
CLEI 2010# 10
Robótica Móvel Inteligente Desenvolvimento de Projetos e Aplicações
• Veículos Inteligentes
Estacionamento Autônomo
PARTE IVPARTE IV
19/10/2010
6
CLEI 2010# 11
Estacionamento Autônomo
SEVA3D – Simulador de Estacionamento de Veículos Autônomos 3D
Veículos Autônomos: Simulação de Estacionamento
Sensores: Sonar (configurável pelo usuário) e OdômetroAtuadores: Cinemática Ackerman
Usual: 6 sonares com posições específicas, odômetro, controle de velocidade e de giro da direção
CLEI 2010# 12
19/10/2010
7
SEVA3D – Simulador de Estacionamento de Veículos Autônomos 3D
Aprendizado de um autômato (FSA) usando uma Rede Neural Artificial
Sensores: Sonar (configurável pelo usuário) e Odômetro Atuadores: Cinemática Ackerman (velocidade e giro da direção)
Searching Parking Space Positioning Outside Entering
Positioning Inside Aligning
Veículos Autônomos: Simulação de Estacionamento
CLEI 2010# 13
Atributos de entrada da rede: seis sensores e uma indicação do estado atual (FSA)
Valores de saída da rede neural: estado dos atuadores (velocidade e direcionamento), indicação do próximo estado do processo de estacionamento
Aprendizado: Exemplos de uma pessoa controlando o estacionamento do veículo
Sensores de Proximidade [0..5]
Estado Inicial
RNA
Giro daDireção
Velocidade Próximo Estado
Veículos Autônomos: Simulação de Estacionamento
CLEI 2010# 14
IJCNN 2006
InfocompJournal 2007
M.HeinenF.Osório
19/10/2010
8
CLEI 2010# 15
Robótica Móvel Inteligente Desenvolvimento de Projetos e Aplicações
• Veículos Inteligentes
Simulação Virtual de Veículos
Combate a Incêndios
Sistemas Multi-Robóticos
PARTE IVPARTE IV
CLEI 2010# 16
Veículos Terrestres Autônomos
• Simulação Virtual de Robôs (Simulação Física)• Uso da Biblioteca ODE
• Robôs Móveis Táticos:• Sistemas Multi-Robóticos
• Robombeiros: Combate a Incêndios em Florestas
19/10/2010
9
CLEI 2010# 17
Robombeiros
Avaliação de um modelo tolerante a falhas para Atuação tática de grupos robóticos utilizando Algoritmos Genéticos
CLEI 2009
G. PessinF. OsórioD. Wolf
IBERAMIA 2010,IEEE ICIT 2010,IEEE CERMA 2009
RoBombeiros – Simulador Robôs para Combate à Incêndios
Esquadrão Robótico: Simulação
Robótica Autônoma - Controle Inteligente Controle Inteligente MultirobôsMultirobôs
Objetivo:
Criar um ESQUADRÃO de ROBOS AUTÔNOMOSpara o COMBATE COORDENADO A INCÊNDIOS em AMBIENTES FLORESTAIS
SIMULAÇÃO REALISTA: Ambiente de Realidade Virtual + Física
CLEI 2010# 18
19/10/2010
10
Navegação: Direcionamento + Desvio de Obstáculos
DIRECIONAMENTO GLOBAL (Posição + Bússola)
NAVEGAÇÃO LOCAL (Desvio)
Navegação com desvio de obstáculos
Robombeiros:
- Navegação com obstáculos esparsos
-Desvio local
- Conhecimento:Posição do RobôPosição do AlvoDireção
- Método usado: RNA(Machine Learning)
Esquadrão Robótico: Simulação
CLEI 2010# 19
Aprendizado de Estratégias:
� Objetivo: Cercar e Barrar o Incêndio
Comportamentos em Sistemas Multi-Robóticos: Robombeiros
Planejamento de Trajetórias – Otimização usando ALGORITMOS GENÉTICOS ALGORITMOS GENÉTICOS - GA
Esquadrão Robótico: Simulação
Estratégia:Definida peloAlgoritmo Genético
CLEI 2010# 20
19/10/2010
11
RoBombeiros :Navegação e Desvio de Obstáculos
- Aprendizado usando Redes Neurais Artificiais- GPS: Posição Atual, Posição de Destino, Orientação- Navegação: Uso da Orientação e dos Sensores
Esquadrão Robótico: Simulação
Robótica Autônoma - Controle Inteligente Controle Inteligente MultirobôsMultirobôs
RoBombeiros :Controle dos Robôs
Simulação Física usando a ODE- Simulação da Cinemática (steering)- Simulação da Dinâmica (aceleração,inércia, colisões)
CLEI 2010# 21
RoBombeiros – Simulador Robôs para Combate à Incêndios
Robótica Autônoma: AÇÕES TÁTICASAÇÕES TÁTICASEsquadrão de Combate a IncêndiosEsquadrão de Combate a Incêndios
Esquadrão Robótico: Simulação
SIMULAÇÃO:
-Ambiente Virtual 3D
- Simulação da Cinemática e Dinâmica
- Simulação Física
- Planejamento da Estratégia de
Combate ao Incêndio (Pontos de Ataque)
- Otimização da Estratégia Coordenada
usando Algoritmos Genéticos
- Navegação e Desvio de Obstáculos
usando Aprendizado Neural
CLEI 2010# 22
19/10/2010
12
CLEI 2010# 23
Robótica Móvel Inteligente Desenvolvimento de Projetos e Aplicações
• Veículos Inteligentes
Processamento de Imagens
“Navegação Visual”
PARTE IVPARTE IV
CLEI 2010# 24
Robótica Móvel Inteligente Navegação Visual – SIFT & SURF
Mobile Robot Localization and Mapping with Uncertainty using Scale-Invariant Visual Landmarks
Stephen Se, David Lowe, Jim Little (UBC, CA)
Algoritmo:SIFT
ReferenceInt. Journal of Robotics ResearchVol. 21, No. 8, August 2002, pp. 735-758,
19/10/2010
13
CLEI 2010# 25
Robótica Móvel Inteligente Navegação Visual – SIFT & SURF
Navegação VisualNavegação por Imagens:Correlação de Imagens... NCC e Correlação de Histogramas
ArtigoPublicado SBIA-WCI
2010
L.FacchinettiF.Osório
CLEI 2010# 26
19/10/2010
14
Navegação VisualNavegação por Imagens:Detecção da Marcação das Bordas da Pista
CLEI 2010# 27
SIBGRAPICláudio Jung
Antigo grupo de pesquisaGPVA – Unisinos
SBC JAI 2005
CLEI 2010# 28
Robótica Móvel Inteligente Desenvolvimento de Projetos e Aplicações
• Robôs Móveis: Monitoramento e Segurança
Robôs Móveis Tele-Operados
Robôs Móveis Autônomos
PARTE IVPARTE IV
19/10/2010
15
CLEI 2010# 29
INCTINCT--SEC / LRMSEC / LRM
GT 1 GT 1 -- RobôsRobôs TáticosTáticos parapara AmbientesAmbientes InternosInternos
� OBJETIVOS:
� Patrulhamento Indoor: Monitoramento de Ambientes
� Navegação em Ambientes Internos:
* Tele-Operado com Supervisão
* Controle Autônomo
� Detecção de Intrusos e de Situações Anômalas
� Sistemas de Visão para Navegação e Patrulhamento
� Estratégias em Sistemas Multirrobóticos
CLEI 2010# 30
Equipe de Robôs para Missões TáticasRobôs de serviço/segurança – Principais objetivos:Patrulhar ambientes internos para detectar,identificar e reagir em situações de risco (invasão, fogo e ocorrências suspeitas)
Modos de controle: - Tele-Operação: Controlado remotamente por um usuário
(desviando de obstáculos)- Semi-Autônomo: A rota é definida por um usuário
(desviando de obstáculos)- Autônomo: Patrulhamento autônomo-Multi-Robô: Patrulhamento autônomo cooperativo
Funções principais:- Detectar: obstaculos, movimentos, fogo, situações anormais;- Inspecionar e Informar: link de áudio e vídeo bidirecional;- Reagir: evitar a exposição de pessoas a situações de risco;- Recarga autônoma: retorno à base de recarga de maneira autônoma
19/10/2010
16
CLEI 2010# 31
Robôs MóveisRobôs Móveis e Sensores
• Pioneer DX and AT• Erratic Robot• SRV1 Blackfin• ASR Labs Robot (em desenvolvimento em São Carlos)
• Laser SICK LMS• Laser Hokuyo• On-board Cameras com pan-tilt• Stereo Vision (STOC – Stereo on a Chip)• Wireless Camera
Erratic – Era Mobi
Pioneer DX
SRV1
CLEI 2010# 32
Teleoperação <=> Autonomia
Teleoperação:
• Controle remoto de Robôs Pioneer
Robôs localizados em São Carlos, SP (ICMC/USP)Controle localizado em Porto Alegre, RS (PUC/RS)
• Envio de dados de sensores (Video, Sonar, Laser)• Recepção de comandos de controle(Move, Turn, Stop)
Experimento:
Setembro de 2009
Curso a distância: Programação de robôs móveis usando as ferrametas Player/StageICMC/USP e PUC/RS
19/10/2010
17
CLEI 2010# 33
Teleoperação: Resultados
- Teleoperação: Controle humano- Controle remoto autônomo: seguir paredes
sensor laser
Teleoperação <=> Autonomia
CLEI 2010# 34
Teleoperação: Problemas
- Teleoperação: Controle humano- Controle remoto autônomo: seguir paredes
>> Internet - Lag: Atraso no envio e recepção de dados e comandos>> Internet - Connection Lost: Perda de conexão com o ponto de acesso>> Internet – Falta de segurança na transmissão de dados
Atraso:
Evitar colisões (supervisão local)
Conexão:
IP Móvel / Handover
Teleoperação <=> Autonomia
19/10/2010
18
CLEI 2010# 35
Controle Híbrido Robusto Controle Híbrido Robusto COHBRA / SimRob3DCOHBRA / SimRob3D
Navegação Autônoma com Localização
Arquitetura COHBRACOntrole HíBrido de Robôs Autônomos
Farlei Heinen & Fernando Osório
CLEI 2010# 36
Controle Híbrido Robusto Controle Híbrido Robusto –– COHBRA / SimRob3DCOHBRA / SimRob3D
Navegação Autônoma com Localização
Controle Híbrido – TAREFAS:
- Localização: MCL (Monte-Carlo Localization)
- Planejamento de Trajetórias: A* (A Star)
- Controle e Navegação: Campos Potenciais
- Uso de Mapas do Ambiente:
� Mapa de Ocupação (Grid)
� Mapa Geométrico (Poligonal)
� Mapa de Conectividade (Topológico)
- Alteração dos Mapas:
� Inclusão de Obstáculos (Construçaõ de Mapas)
� Exclusão de Obstáculos (Adaptação de Mapas)
19/10/2010
19
Navegação Topológica: Algoritmo Proposto e Simulação
RNA
FSM
D. Sales, F. Osório, D. Wolf
Navegação Autônoma Topológica
CLEI 2010# 37
Navegação Topológica: Experimento Real
Navegação Autônoma Topológica
CLEI 2010# 38
19/10/2010
20
Detecção de Intrusos: Experimento RealCâmera Térmica
FLIRPathFindIR
Navegação Autônoma Topológica
CLEI 2010# 39
Navegação por Imagens: Experimento Real
SRV1
ArtigoPublicado IEEE LARS
2010
Navegação Autônoma por Visão
CLEI 2010# 40
D. Sales, P. Shinzato,F. Osório, D. Wolf
19/10/2010
21
CLEI 2010# 41
Robótica Móvel Inteligente Desenvolvimento de Projetos e Aplicações
• Robôs Móveis Articulados
Robôs com Patas
Aprendizado do Movimento (caminhar)
PARTE IVPARTE IV
CLEI 2010# 42
Robótica Móvel Inteligente Desenvolvimento de Projetos e Aplicações
JUICE – Nate Waddoups
19/10/2010
22
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
Aprendizado de Seqüências: “Robôs com Pernas”
� Autômato Finito / FSM – Finite State Machine: LEGGEN
* Virtual Reality Environment and Simulation of Legged Robots"Uso de Realidade Virtual para a Simulação do Caminhar em Robôs Móveis"SVR 2006 - Belém, Brazil
* Evaluate different Robot Models (hardware configurations)"Applying Genetic Algorithms to Control Gait of Physically BasedSimulated Robots” - IEEE WCCI / CEC 2006 - Vancouver, Canadá
* Evaluate different Fitness Functions"Gait Control Generation for Physically Based Simulated Robots using Genetic Algorithms” - IBERAMIA / SBIA 2006 - Ribeirão Preto, SP
* Robot, Vehicles and Human Simulation"Increasing Reality in VR Applications: Physical and Behavioral Simulation"Virtual Concept Summer School - Nov. 2006 - Porto Alegre, RS / VC2006 Cancun
* Evaluate Neural Learning of cyclic functions => SBRN 2006* Evaluate Robot Morphology Evolution => CLEI 2007
CLEI 2010# 43
Milton HeinenFernando Osório
LEGGEN - ROBOT SIMULATION
Simulation of 3D Realistic Virtual Legged Robots LEGGEN Simulator
Genetic Evolved Control of Articulated Robots (w/legs)
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
CLEI 2010# 44
19/10/2010
23
LEGGEN - ROBOT SIMULATION
Simulation of 3D Realistic Virtual Legged Robots LEGGEN Simulator - Tools:
1. OSG - Open Scene Graph (OpenGL + Extensions)[ http://www.openscenegraph.org/ ] Graphics Engine
2. ODE - Open Dynamics EngineRigid Body Physics Simulation(gravity, inertia, friction, collision, joints, etc)[ http://www.ode.org/ ] Physics Engine
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
CLEI 2010# 45
Simulation of 3D Realistic Virtual Legged Robots LEGGEN Simulator - Tools:
1. OSG - Open Scene Graph (OpenGL + Extensions)[ http://www.openscenegraph.org/ ]
2. ODE - Open Dynamics Engine
3. GALibGenetic Algorithms Simulationhttp://www.lancet.mit.edu/ga/
4. Robot Control: Joint Angles Finite State MachineArtificial Neural Nets
CLEI 2010# 46
LEGGEN - ROBOT SIMULATION
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
19/10/2010
24
Control:- Joints with motors- Activate motors to set a specific angle for each joint
- Sequence of angles = Walk!
Simulation of 3D Realistic Virtual Legged Robots LEGGEN Simulator - Tools:
1. OSG - Open Scene Graph (OpenGL + Extensions)[ http://www.openscenegraph.org/ ]
2. ODE - Open Dynamics Engine
3. GALibGenetic Algorithms Simulationhttp://www.lancet.mit.edu/ga/
4. Robot Control: Joint Angles Finite State MachineArtificial Neural Nets
CLEI 2010# 47
LEGGEN - ROBOT SIMULATION
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
GA Finite State Machine
Genome:
* FSM: Table of Target States(Sequence of Actions)
* Target angles +Reference Angular velocity
* Adjust velocity* Fitness Function: Sensor based
LEGGEN - ROBOT SIMULATION
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
CLEI 2010# 48
19/10/2010
25
Simulation of 3D Realistic Virtual Legged Robots LEGGEN Simulator - Tools:
Sensorial
Robotnik
Viewer
Controller
3D
Motors
VisualizationVisualization
CLEI 2010# 49
LEGGEN - ROBOT SIMULATION
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
Simulation of 3D Realistic Virtual Legged Robots LEGGEN Simulator - Tools:
Sensorial
Robotnik
Viewer
Controller Evolution
Neural Network
FSA - Automata
GAMotors
Joint Angles3D
Joint Angles
Evolve Control +Evolve Control +VisualizationVisualization
LEGGEN - ROBOT SIMULATION
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
CLEI 2010# 50
19/10/2010
26
Simulation of 3D Realistic Virtual Legged Robots LEGGEN Simulator - Tools:
Sensorial
Robotnik
Viewer
Controller Evolution
Neural Network
FSA - Automata
GAMotors
Joint Angles3D
Joint Angles
Robot MorphologyDimensions/Shape configuration
Evolve Robot +Evolve Robot +Evolve Control +Evolve Control +VisualizationVisualization
LEGGEN - ROBOT SIMULATION
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
CLEI 2010# 51
Genetic Algorithms Simulation
GA Parameters:
Cross-Over: 0.80 Mutation: 0.08 Population: 350Generations: 700
Genome:
Evolve FSAEvolve ANN
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
CLEI 2010# 52
19/10/2010
27
Genetic Algorithms Simulation
Fitness Function:
GA Parameters:
Cross-Over: 0.80 Mutation: 0.08 Population: 350Generations: 700Walking time: 30
G = Sum of x, y, z instability where
F = FitnessD = Walked DistanceB = Bumpers (paws touching ground ~ stability)G = Gyro (gyroscope/accelerometers ~ stability)
where P = pawsni = bumper contacts of paw iN = total bumper sensor readings
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
CLEI 2010# 53
LEGGEN SIMULATOR - ANN
GA Artificial Neural Network
Elman Recurrent Network
Input Layer (3x4 = 12 joints)
Hidden Layer (3 neurons)
Output Layer (12 outputs)
Context Input (recurrent)
Input: joint angles at time t [-1:+1]Output: joint angles at time t+1 [-1:+1]
Temporal sequence of joint angles.Learning: adjust ANN weights - Not supervised
=> Genetic Algorithm weight adjust
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
CLEI 2010# 54
19/10/2010
28
CLEI 2010# 55# 55Aplicações
CSBC 2009 - JAI
Simulação Realística Virtual 3DSimulador LEGGEN
Evolução do Controle (AG) de Robôs Articulados
LEGGEN - ROBOT SIMULATION
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
CLEI 2010# 56
Robótica Móvel Inteligente Desenvolvimento de Projetos e Aplicações
• Veículos Aéreos Não Tripulados
Projeto ARARA – USP São Carlos
AGX AGPlane – USP / AGX
TIRIBA – USP / INCT-SEC
PARTE IVPARTE IV
19/10/2010
29
CLEI 2010# 57
Veículos Aéreos Não Tripulados
• Projeto
ARARA
Projeto ARARA
IEEE ICIT 2010Onofre Trindade Jr., Kalinka Castelo Branco
CLEI 2010# 58
VANTs – Veículos Aéreos Não Tripulados
LRM – ICMC – USP / INCT-SEC
AGPlaneAGX Tecnologia
Projeto ARARAYouTube: Search AGPLANE - MEMBECA 2008
INCT-SEC: Veículo Aéreo Autônomo
19/10/2010
30
Veículos Aéreos Autônomos
CLEI 2010# 59
AGplane 2 - Especificações
� Características operacionais� Motor 40cc, 2T, 5HP, AVGAS
� Peso máximo de decolagem: 20kg
� Carga útil: 3kg
� Autonomia de vôo: 4h
� Velocidade de cruzeiro: 100km/h
� Velocidade de estol: 40km/h
� Sistema autônomo ou remotamente pilotado
� Pára-quedas de emergência
� Gerador de energia/motor de partida
� Estação de controle móvel
� Decolagem automática
CLEI 2010# 60
19/10/2010
31
AGplane 2 - Especificações
� Sensores instalados a bordo� Receptor GPS
� Câmera fotográfica
� Sistema de vídeo em tempo real
� Altímetro
� Velocímetro (velocidade aerodinâmica)
� Temperatura
� Sensor de atitude baseado em GPS
� etc.
CLEI 2010# 61
Tiriba
CLEI 2010# 62
19/10/2010
32
Tiriba
• Objetivo: sistema portátil para tomada de imagens aéreas• Início: fev 2009• Conclusão: 2010
• Características:• Decolagem: lançamento manual• Pouso automático: pára quedas• Missão autônoma, estação de solo baseada em celular• Propulsão elétrica: 1,2 KW• Peso máximo de decolagem: 3Kg• Payload: 700g• Autonomia: 40min (2horas, futuro)• Velocidade de cruzeiro: >80Km/h• Montagem: 10min
CLEI 2010# 63
Tiriba
Placa do Piloto Placa do Piloto Automático do Automático do
TiribaTiriba
CLEI 2010# 64
19/10/2010
33
Tiriba
Protótipo do Tiriba em Vôo Protótipo do Tiriba em Vôo ––Teste da Unidade Inercial e Teste da Unidade Inercial e
BarométricaBarométrica
CLEI 2010# 65
SarVant
• Objetivo: sistema tomada de imagens aéreas com SAR (radar de abertura sintética)
• Baseado no ARARA NG, início: fev 2009, conclusão: 2011
• Características:• Pouso e Decolagem: remotamente pilotadas• Envergadura: 5,5m• Missões autônomas• Propulsão: dois motores de 20HP• Peso máximo de decolagem: 150 Kg• Payload: 35 Kg (radar de abertura sintética)• Autonomia: > 6h• Velocidade de cruzeiro: 200 Km/h• Montagem: 40min
CLEI 2010# 66
19/10/2010
34
Projeto SarVant
CLEI 2010# 67
Tornar os VANTs parte indistinguível da frota de aeronaves convencionais:
� Controle e compartilhamento do espaço aéreo;
� Confiabilidade de voo;
� Normas e procedimentos de projeto, construção e operação.
Cenários:
� Espera-se no prazo de 5 a 10 anos que o cenário acima seja verdadeiro;
� Espera-se no prazo de 10 a 20 anos que as únicas aeronaves tripuladas sejam aquelas
para transporte de passageiros.
Ações:
� Divisão dos sistemas entre VANTs e VANCs (Veículos Aéreos não Controlados)
impondo-se aos VANCs limites máximos de peso, alcance, altitude de voo e áreas com
restrição de operação. VANCs autônomos já são realidade no mercado de brinquedos!
� VANTs devem ser certificados seguindo os mesmos procedimentos utilizados para
aeronaves convencionais. VANTs não certificados não devem compartilhar o espaço aéreo.
Aviônica para VANTs Desafios
SARVANT (INSAR) BRASÍLIA | 04.08.2010
CLEI 2010# 68
19/10/2010
35
CLEI 2010# 69
Referências Bibliográficas
PUBLICAÇÕES dos Autores / LRM – ICMC – USP / INCT-SEC
� FERNANDES, L. C. ; OSORIO, F. S. ; Wolf, D. F. ; DIAS, M. A. . A Driving Assistance System for Navigation in Urban Environments. In: IBERAMIA - Ibero-American Conference on Artificial Intelligence, 2010, Bahía Blanca. Lecture Notes in Computer Science - LNCS Springer, 2010. p. 1-12.
� HATA, A. Y. ; WOLF, D. F. ; PESSIN, G. ; OSORIO, F. S. Terrain Mapping and Classification in Outdoor Environments Using Neural Networks. International Journal of u- and e- Service, Science and Technology. ISSN: 2005-4246. Vol. 2, No. 4, p. 51-61, 2009.
� HATA, A. Y. ; Wolf, D. F. . Outdoor Mapping Using Mobile Robots And Laser Range Finders. In: Electronics, Robotics and Automotive Mechanics Conference (IEEE CERMA 2009), Cuernavaca. 2009. p. 209-214.
� HEINEN,M.; OSÓRIO,F.; HEINEN,F.; KELBER,C. SEVA3D: Autonomous Vehicles Parking Simulator in a three-dimensional environment. INFOCOMP. Journal,v.6,p.63-70, 2007.
� HEINEN,M.; OSÓRIO,F.; HEINEN,F.; KELBER,C. SEVA3D: Using Artificial Neural Networks to Autonomous Vehicle Parking Control.In: IEEE-IJCNN Joint Conf. on Neural Nets. Proceeding of the WCCI-IJCNN. Vancouver, Canadá: IEEE Press, 2006. v.1. p.9454-9461.
� HSIEH, M. A. ; COWLEY, A. ; KELLER, J. F. ; CHAIMOWICZ, L. ; GROCHOLSKY, B. ; KUMAR, V. ; TAYLOR, C. J. ; ENDO, Y. ; ARKIN, R. C. ; JUNG, B. ; WOLF, D.; SUKHATME, G. ; MACKENZIE, C. . Adaptive Teams of Autono-mous Aerial and Ground Robots for Situational Awareness. Journal of Field Robotics, v.24, p.991-1014, 2007.
� JUNG, C.; OSÓRIO, F.; KELBER, C.; HEINEN, F.. Computação Embarcada: Projeto e Implementação de Veículos Autônomos Inteligentes. In: M. P. Barcellos; A. A. F. Loureiro. (Org.). JAI - Jornada de Atualização em Informática / Congresso da SBC 2005. Porto Alegre: SBC, p. 1358-1406. Web: http://osorio.wait4.org/palestras/jai2005.html
� OSÓRIO, F.; et al. Research, Design and Implementation of Intelligent Autonomous Vehicles (Tutorial). Autonomous robots: Design and Testing using Virtual Reality and Physical Simulation (Plenary Talk). IEEE CERMA 2007 – 4th. IEEE-Conference on Electronics, Robotics and Automative Mechanics. 2007. México. WebSite: http://osorio.wait4.org/oldsite/palestras/cerma07.html
CLEI 2010# 70
Referências Bibliográficas
PUBLICAÇÕES dos Autores / LRM – ICMC – USP / INCT-SEC
� OSÓRIO, Fernando S. ; HEINEN, M. R. . Evolving Gait Control of Physically Based Simulated Robots. Revista de Informática Teórica e Aplicada, v. XIV, p. 119-134, 2007.
� OSÓRIO, Fernando; WOLF, Denis; Simões, Eduardo; CASTELO BRANCO, Kalinka; PESSIN, Gustavo. Simulação Virtual de Carros em Jogos e Aplicações de I.A.. [Tutorial] In: Esteban Clua, Delmar Galasi. (Org.). Proceedings of the SBGames - Computing Track -Rio de Janeiro: SBC - PUC/RJ, 2009, v. 1, p. 1-20. Web: http://osorio.wait4.org/palestras/ sbgames09.html or http://www.inf.unisinos.br/~sbgames/anais/tutorials/Tutorial3.pdf
� OSORIO, F. S. ; Wolf, D. F. ; BRANCO, K. R. L. J. C. ; PESSIN, G. . Mobile Robots Design and Implementation: From Virtual Simulation to Real Robots. In: IDMME - Virtual Concept, Bordeaux - France. 2010. p. 1-6.
� PESSIN, G. ; HATA, A. Y. ; OSORIO, F. S. ; Wolf, D. F. . Intelligent Control and Evolutionary Strategies Applied to Multirobotic Systems. In: IEEE International Conference on Industrial Technology, 2010, Vina del Mar. IEEE International Conference on Industrial Technology - ICIT 2010, 2010. p. 1-6.
� PESSIN, G. ; OSORIO, F. S. ; Wolf, D. F. . Improving Efficiency of a Genetic Algorithm Applied to Multi-Robot Tactic Operation. In: IBERAMIA - Ibero-American Conf. on Artifi-cial Intelligence, Bahía Blanca. Lecture Notes in Computer Science LNCS, 2010. p.1-10.
� PESSIN, G. ; OSORIO, F. S. ; DIAS, M. A. ; Wolf, D. F. . Genetic Algorithm Applied to Robotic Squad Coordination. In: Electronics, Robotics and Automotive Mechanics Conference (IEEE CERMA 2009), Cuernavaca. 2009, p. 169-174.
� SAITO, P. T. M.; SABATINE, R. J.; BRANCO, K.C. ; Wolf, D. An Analysis of Parallel Approaches for a Mobile Robotic Self-localization Algorithm. International Journal of Future Generation Communication and Networking. Vol. 2, No. 4, Dec. 2009. p. 49-64.
� SAITO, P. T. M.; SABATINE, R. J.; BRANCO, K. R. L. J. C.; Wolf, D. F. Parallel Implementation of Mobile Robotic Self-localization. In: International Conf. on Convergence and Hybrid Information Technology (ICHIT 2009), Daejeon, 2009. p. 390-396.
19/10/2010
36
CLEI 2010# 71
Referências Bibliográficas
PUBLICAÇÕES dos Autores / LRM – ICMC – USP / INCT-SEC
� SALES, D. O. ; SHINZATO, P. Y. ; PESSIN, G. ; OSORIO, F. S. ; Wolf, D. F. . Vision-Based Autonomous Navigation System Using ANN and FSM Control. In: IEEE LARS - Latin American Robotics Symposium, São Bernardo do Campo, Oct. 2010.
� SHINZATO, P. Y. ; FERNANDES, L. C. ; OSORIO, F. S. ; WOLF, D. F. . Path Recognition for Outdoor Navigation Using Artificial Neural Networks: Case Study. In: Proceedings of IEEE International Conference on Industrial Technology, 2009, Vina del Mar. IEEE ICIT 2010, 2009. p. 1-6.
� SHINZATO, P. Y. ; WOLF, D. F. . Image Features Analysis for Road Following Using Artificial Neural Networks. In: IEEE LARS - Latin American Robotics Symposium, São Bernardo do Campo, 2010.
� TRINDADE, O Jr, CASTELO BRANCO, K. R. L. J., NERIS, L., Fernando. Robótica Aérea. This chapter was accepted for publication as part of the book: Robotics and Mobile Robots, edited by Roseli Aparecida Francelin Romero/ICMC-USP, Fernando Santos Osório/ICMC-USP, Denis Fernando Wolf/ICMC-USP, Edson Prestes e Silva Junior/UFRGS. The book is scheduled to be published in December 2010.
� TRINDADE, O Jr, NERIS, L. O., BARBOSA, L.C.P., CASTELO BRANCO, K. R. L. J, A layered approach to design autopilots. In: IEEE-ICIT 2010 International Conference on Industrial Technology, 2010, Viña del Mar, Valparaíso. Proceedings of IEEE-ICIT 2010. Los Alamitos, California : IEEE Computer Society, 2010. p. 1-6.
� TRINDADE, Onofre Jr ; BRAGA, R. T. V. ; NERIS, L O ; BRANCO, K. R. L. J. C. . Uma Metodologia para Desenvolvimento de Sistemas Embarcados Críticos com Vistas a Certificação. In: IX Simpósio de Automação Inteligente - IX SBAI, 2009, Brasília. Anais do IX Simpósio de Automação inteligente IX SBAI, 2009. p. 1-6.
� WOLF, D. F. ; HOWARD, A. ; SUKHATME, G. . Towards Geometric 3D Mapping of Outdoor Environments Using Mobile Robots. In: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems - IROS, 2005, Edmonton. IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems - IROS, 2005.
CLEI 2010# 72
Referências Bibliográficas
PUBLICAÇÕES dos Autores / LRM – ICMC – USP / INCT-SEC
� WOLF, D. F. ; HOWARD, A. ; SUKHATME, G. . Towards Geometric 3D Mapping of Outdoor Environments Using Mobile Robots. In: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems - IROS, 2005, Edmonton. IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems - IROS, 2005.
� WOLF, D. F. ; SUKHATME, G. . Mobile Robot Simultaneous Localization and Mapping in Dynamic Environments. Autonomous Robots, Estado Unidos, v. 19, n. 1, p. 53-65, 2005.
� WOLF, D. F. ; SUKHATME, G. . Semantic Mapping Using Mobile Robots. IEEE Transactions on Robotics and Automation, v. 24, p. 245-258, 2008.
� WOLF, D. F. ; SUKHATME, G. ; FOX, D. ; BURGARD, W. . Autonomous Terrain Mapping and Classification Using Hidden Markov Models. In: Proceedings of IEEE International Conf. on Robotics and Automation - ICRA, Barcelona. IEEE ICRA, 2005.
� WOLF, Denis F.; OSÓRIO, Fernando S.; SIMÕES, Eduardo; TRINDADE Jr., Onofre. Robótica Inteligente: Da Simulação às Aplicações no Mundo Real. [Tutorial] In: André Ponce de Leon F. de Carvalho; Tomasz Kowaltowski. (Org.). JAI: Jornada de Atualização em Informática da SBC. Rio de Janeiro: SBC - Editora da PUC Rio, 2009, v. 1, p. 279-330. Web: http://osorio.wait4.org/palestras/jai2009.html Login: usp / guest
Laboratório de Robótica Móvel – ICMC/USPhttp://www.lrm.icmc.usp.br/
19/10/2010
37
CLEI 2010# 73
Referências Bibliográficas
Referências Complementares
� BECKEY, George A. Autonomous Robots: From Biological Inspiration to Implementation and Control. MIT Press. June, 2005.
� DUDEK, G. and JENKIN, M. (2000). Computational Principles of Mobile Robotics. Cambridge University Press.
� HAYKIN, S.. Neural Networks – A Comprehensive Foundation. Pearson, 1999. 823p.
� LATOMBE, J. Robot Motion Planning. Kluwer Academic, Boston, MA. (1991)
� MEDEIROS, Adelardo A.D. (1998). A Survey of Control Architectures for Autonomous Mobile Robots. JBCS -Journal of the Brazilian Computer Society, special issue on Robotics, vol. 4, n. 3.
� MITCHELL, Tom M. Machine Learning. McGraw-Hill, Boston-Massachusetts, 1997.
� SIEGWART, Roland and NOURBAKHSH, Illah R. Introduction to Autonomous Mobile Robots. A Bradford Book, The MIT Press: Cambridge, London. 317p. (2004)
� REZENDE, Solange (Ed.). Sistemas Inteligentes : Fundamentos e Aplicações. Barueri: Editora Manole, 2003. 525 p. ISBN 85-204-1683-7.
� THRUN, S.; BURGARD, W.; Fox, D. Probabilistic Robotics. Cambridge: The MIT Press. 667p. (2005)
� DARPA Grand Challenge - Urban Challenge. 2007 http://www.darpa.mil/ grandchallenge/
� ELROB The European Robot Trial http://www.elrob.org/
� POMERLEAU, D. A. Alvinn: An Autonomous Land Vehicle in a Neural Network – The CMU Navlab, Carnegie-Melon CMU Tech-Report Ref: ADA218975. 1989.
� POMERLEAU, D. Neural network based autonomous navigation. In: Thorpe, C.(Ed.).Vision and Navigation: The CMU Navlab. Kluwer Academic Publish, 1990. Web: http://www.ri.cmu.edu/ - Web: http://www.cs.cmu.edu/afs/cs.cmu.edu/project/alv/member/ www/navlab_home_page.html
� POMERLEAU, Dean. Neural Network Perception for Mobile Robot Guidance. Kluwer Academic Publishers Norwell, MA, USA - ISBN:0792393732. 1993.
CLEI 2010# 74
Referências Bibliográficas
Referências Complementares
� THRUN, S. et al. Stanley: The Robot that Won the DARPA Grand Challenge. Journal of Field Robotics, Vol. 23, No. 9, June 2006, p.661-692. http://robots.stanford.edu/papers.html (Acesso em 08/02/2009). 2006.
� THRUN, S., MONTEMERLO, M., DAHLKAMP, H., STAVENS, D., ARON, A., et al: “Stanley: The robot that won the darpa grand challenge”. Research articles. J. Robot. Syst. 23(9) (2006) pg.661-692.
� URMSON, C., ANHALT, J., BAGNELL, D., BAKER, C., BITTNER, R.,,et al. Autonomous driving in urban environments: Boss and the urban challenge. J. Field Robot. 25(8) (2008). pg 425-466.
� RoboCup – Robot Soccer Competitions. http://en.wikipedia.org/wiki/RoboCup and http://www.fira.net
� Robotics Competitions – http://en.wikipedia.org/wiki/Category:Robotics_competitions
� GIBBS, W. Wayt, Innovations from a Robot Rally, Scientific American, Jan2006, Vol. 294, Issue 1. pp.64-71. 2006.
� VAUGHAN, Richard ; GERKEY, Brian and HOWARD, Andrew "On Device Abstractions For Portable, Resuable Robot Code". In Proceedings of the IEEE/RSJ Internatl. Conf. on Intelligent Robot Systems (IROS 2003), pp.2121-2427, Las Vegas,USA, Oct. (2003)
� GERKEY, B.; VAUGHAN, R. T.; HOWARD, A.. "The Player/Stage Project: Tools for Multi-Robot and Distributed Sensor Systems". In Proceedings of the 11th Internatl. Conf. on Advanced Robotics (ICAR 2003), pp. 317-323, Coimbra, Portugal, June. (2003)
� GERKEY, Brian P.; VAUGHAN, Richard T.; STØY, Kasper; HOWARD, Andrew; SUKHATME,Gaurav S. and MATARIC, Maja J. "Most Valuable Player: A Robot Device Server for Distributed Control". In Proceedings of the IEEE/RSJ Internatl. Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2001), pp. 1226-1231, Wailea, Hawaii, October 29 -November 3. (2001).
19/10/2010
38
CLEI 2010# 75
OBRIGADO!
Laboratório de Robótica Móvel
www.lrm.icmc.usp.br
Denis Fernando Wolf – [email protected] Santos Osório - [email protected] R. J. C. Branko - [email protected]
http://www.slideshare.net/Search: Clei 2010 Tutorial