![Page 1: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/1.jpg)
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA
PROFISSIONAL DE SETÚBAL
Robôs com comportamentos:A engenharia está a ficar biológica
António Abreu
http://ltodi.est.ips.pt/aabreu
Setúbal, 5 de Junho de 2002
![Page 2: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/2.jpg)
Agenda:
• Visão genérica sobre a Robótica Móvel• Modelo central versus comportamentos• Robô Khepera• Módulo de comportamento• Exemplos de comportamentos• Conclusões
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
![Page 3: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/3.jpg)
Introdução
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Tipos de robótica móvel:
• Controlada remotamente por um operador (desminagem)
• Veículos auto-guiados (seguem fios ou linhas colocadas no chão)
• Veículos que recebem directivas de um operador e
autonomamente desempenham as tarefas (Mars sojourney)
• Veículos autónomos com uma dada especialização (limpeza)
• Veículos totalmente autónomos (robôs domésticos)
![Page 4: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/4.jpg)
Ambientes de operação de robôs móveis
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Terra (entre portas e fora de portas)
![Page 5: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/5.jpg)
Ambientes de operação de robôs móveis
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Ar
![Page 6: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/6.jpg)
Ambientes de operação de robôs móveis
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Água
![Page 7: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/7.jpg)
Tipos de robôs móveis terrestres
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Com uma perna
![Page 8: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/8.jpg)
Tipos de robôs móveis terrestres
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Com duas pernas
![Page 9: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/9.jpg)
Tipos de robôs móveis terrestres
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Com três pernas
![Page 10: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/10.jpg)
Tipos de robôs móveis terrestres
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Com quatro pernas
![Page 11: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/11.jpg)
Tipos de robôs móveis terrestres
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Com seis pernas
![Page 12: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/12.jpg)
Tipos de robôs móveis terrestres
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Disposição das rodas em função dos motores: Diferencial
![Page 13: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/13.jpg)
Tipos de robôs móveis terrestres
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Disposição das rodas em função dos motores: syncro-drive
![Page 14: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/14.jpg)
Tipos de robôs móveis terrestres
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Rodas omnidireccionais
![Page 15: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/15.jpg)
Tipos de robôs móveis terrestres
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Modulares
![Page 16: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/16.jpg)
Para começar...
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Lego Mindstorms (<250€)
![Page 17: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/17.jpg)
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Robótica móvel agrega estudos de:
• Engenharia
• Mecânica (configuração física, materiais)
• Electrónica (energia, comunicações)
• Controlo (estabilidade)
• Informática (programação, algoritmos)
• Ciências da vida (Etologia, Sociologia, Neuro-ciências, etc.)
• Matemática
![Page 18: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/18.jpg)
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Sensores:
• Distância (ultrasons, infravermelhos, imagens, LASER)
• Variados (luz, som, pressão, temperatura, orientação)
• Câmaras de imagem (reconhecimento de formas)
• Pele artificial
![Page 19: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/19.jpg)
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
Actuadores/efectores:
• Motores Eléctricos (corrente contínua, passo-a-passo) que
permitem mover:
• garras
• rodas
• juntas (joelhos, dedos, olhos, cabeças, torsos)
• actuadores pneumáticos e hidráulicos.
![Page 20: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/20.jpg)
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
O que é a robótica móvel?
Conjunto de algoritmos que transformam os valores dos sensores e
estado interno do robô, em valores a aplicar aos actuadores, de
modo a atribuir um elevado grau de autonomia e robustez no
cumprimento dos objectivos do veículo.
![Page 21: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/21.jpg)
Arquitectura baseada em modelo central ou sentir-modelar-actuar
percepção modelação planeamento execução controlosensores actuadores
• carácter sequencial• falha um, falham todos• fraca reactividade• requer grandes computadores
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
![Page 22: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/22.jpg)
mover
desviar de obstáculos
ir para a luz
apanhar objectos
sensores actuadores
Arquitectura baseada em comportamentos
• carácter paralelo• a falha de um não implica o colapso• boa reactividade• implementações em HW distribuído
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
![Page 23: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/23.jpg)
Robô Khepera
5.5 cmH=3.5 cm
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
![Page 24: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/24.jpg)
Robô Khepera
5.5 cmH=3.5 cm
8 sensores de distância/luminosidade2 motores cc
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
![Page 25: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/25.jpg)
Robô Khepera
5.5 cmH=3.5 cm
8 sensores de distância/luminosidade2 motores cc
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
![Page 26: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/26.jpg)
Módulo de comportamento
capacidade
estado interno
estado externo
actividade
acção
A capacidade e o estado são avaliados com base em lógica difusa
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
![Page 27: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/27.jpg)
Composição de módulos
capacidade
estado interno
estado externo
actividade
acção
capacidade
estado interno
estado externo
actividade
acção
actividade
acção
A fusão de módulos de comportamento é feita com
base em lógica difusa
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
![Page 28: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/28.jpg)
Exemplo: mover e desviar-de-obstáculos
mover R,V
desviar-de-obstáculos
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
![Page 29: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/29.jpg)
Comportamento: seguir-paredes
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
![Page 30: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/30.jpg)
Missão: robô recolector
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
![Page 31: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/31.jpg)
Conclusões
• a robótica móvel reúne estudos de muitas áreas;
• área de estudo difícil devido a modelar-se comportamento animal, não sendo este generalizável ou universal;
• apesar das dificuldades, a robótica móvel não é ficção;
• são necessários poucos conhecimentos para colocar um robô em funcionamento com capacidades semelhantes a uma bactéria;
• um dos problemas mais difíceis é a percepção, provavelmente mais difícil que a inteligência;
• Melhor que ser inteligente é saber sobreviver;
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL
![Page 32: Semana de Informática FUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE SETÚBAL Robôs com comportamentos: A engenharia está a ficar biológica António Abreu aabreu@est.ips.pt](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062418/552fc12a497959413d8ce38a/html5/thumbnails/32.jpg)
Conclusões (cont.)
• modelos racionais complexos levam a grandes robôs;
• modelos racionais simples (distribuídos) levam a pequenos robôs;
• arquitecturas baseadas em comportamentos têm produzido pequenos robôs robustos e autónomos;
• inspiração na Biologia porque esta fornece inúmeros exemplos de soluções simples e mais que testadas:
• o cérebro apresenta uma organização distribuída ;• o comportamento animal é mais reactivo do que racional;• compreender o comportamento/fisiologia animal é uma base sustentável para a construção de modelos de comportamento autónomo.
Semana de InformáticaFUNDAÇÃO ESCOLA PROFISSIONAL DE
SETÚBAL