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"
Como as tecnologias móveis irão revolucionar a automação
Clei 2010 Tutorial - Slides Parte IV
1. 19/10/2010
Robôs Móveis e Veículos Autônomos:
Pesquisa, Desenvolvimento e Desafios
na área da Inteligência Artificial
Denis F. Wolf Fernando S. Osório Kalinka R. J. Castelo Branco
Universidade de São Paulo – USP - ICMC
Grupo de Sistemas Embarcados, Evolutivos e Robóticos - SEER
Laboratório de Robótica Móvel - LRM
INCT – Sistemas Embarcados Críticos
CLEI 2010
#1
Laboratório de Robótica Móvel – ICMC/USP
Desafios da Inteligência Artificial:
Pesquisa e Desenvolvimento de
Robôs Móveis e Veículos Autônomos
Denis F. Wolf Fernando S. Osório Kalinka R. J. Castelo Branco
Universidade de São Paulo – USP - ICMC
Grupo de Sistemas Embarcados, Evolutivos e Robóticos - SEER
Laboratório de Robótica Móvel - LRM
INCT – Sistemas Embarcados Críticos
Parte IV
CLEI 2010
#2
1
2. 19/10/2010
Robótica Móvel Inteligente
Desenvolvimento de Projetos e Aplicações
PARTE IV
• 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
CLEI 2010
#3
Robótica Móvel Inteligente
Desenvolvimento de Projetos e Aplicações
PARTE IV
• Veículos Inteligentes
Condução Assistida
Detecção de Obstáculos
CLEI 2010
#4
2
3. 19/10/2010
Sistema de condução
autônoma / assistida
Sensores laser
Câmera
GPS, IMU, e
Bússola
Processamento
das informações
CLEI 2010
#5
Sistema de condução
autônoma / assistida
Identificação e desvio de obstáculos
Experimentos iniciais – março de 2009
CLEI 2010
#6
3
4. 19/10/2010
Sistema de condução
autônoma / assistida
Posição do veículo
Dados do laser
Trajetória planejada
Obstáculos
Dados da câmera
CLEI 2010
#7
Sistema de condução
autônoma / assistida
CLEI 2010
#8
4
5. 19/10/2010
Sistema de condução
autônoma / 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
#9
Robótica Móvel Inteligente
Desenvolvimento de Projetos e Aplicações
PARTE IV
• Veículos Inteligentes
Estacionamento Autônomo
CLEI 2010
# 10
5
6. 19/10/2010
Estacionamento Autônomo
CLEI 2010
# 11
Veículos Autônomos: Simulação de Estacionamento
SEVA3D – Simulador de Estacionamento de Veículos Autônomos 3D
Sensores: Sonar (configurável pelo usuário) e Odômetro
Atuadores: Cinemática Ackerman
Usual: 6 sonares com posições específicas, odômetro, controle de velocidade e de giro da direção
CLEI 2010
# 12
6
7. 19/10/2010
Veículos Autônomos: Simulação de Estacionamento
SEVA3D – Simulador de Estacionamento de Veículos Autônomos 3D
Aprendizado de um autômato (FSA) usando uma Rede Neural Artificial
Searching Parking Space Positioning Outside Entering
Positioning Inside Aligning
Sensores: Sonar (configurável pelo usuário) e Odômetro
Atuadores: Cinemática Ackerman (velocidade e giro da direção)
CLEI 2010
# 13
Veículos Autônomos: Simulação de Estacionamento
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 Estado Inicial
Proximidade [0..5] IJCNN
2006
Infocomp
RNA Journal
2007
M.Heinen
Giro da F.Osório
Velocidade Próximo Estado
Direção
CLEI 2010
# 14
7
8. 19/10/2010
Robótica Móvel Inteligente
Desenvolvimento de Projetos e Aplicações
PARTE IV
• Veículos Inteligentes
Simulação Virtual de Veículos
Combate a Incêndios
Sistemas Multi-Robóticos
CLEI 2010
# 15
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
CLEI 2010
# 16
8
9. 19/10/2010
Robombeiros
Avaliação de um modelo
tolerante a falhas para
Atuação tática de
grupos robóticos utilizando
Algoritmos Genéticos
CLEI 2009
G. Pessin
F. Osório
D. Wolf
IBERAMIA 2010,
IEEE ICIT 2010,
IEEE CERMA 2009
CLEI 2010
# 17
Esquadrão Robótico: Simulação
Robótica Autônoma - Controle Inteligente Multirobôs
RoBombeiros – Simulador Robôs para Combate à Incêndios
Objetivo:
Criar um ESQUADRÃO de ROBOS AUTÔNOMOS
para o COMBATE COORDENADO A INCÊNDIOS
em AMBIENTES FLORESTAIS
SIMULAÇÃO REALISTA:
Ambiente de Realidade Virtual + Física
CLEI 2010
# 18
9
10. 19/10/2010
Esquadrão Robótico: Simulação
Navegação com desvio de obstáculos
Navegação: Direcionamento + Desvio de Obstáculos
DIRECIONAMENTO GLOBAL (Posição + Bússola)
NAVEGAÇÃO LOCAL (Desvio)
Robombeiros:
- Navegação com
obstáculos esparsos
-Desvio local
- Conhecimento:
Posição do Robô
Posição do Alvo
Direção
- Método usado: RNA
(Machine Learning)
CLEI 2010
# 19
Esquadrão Robótico: Simulação
Aprendizado de Estratégias:
Objetivo: Cercar e Barrar o Incêndio
Estratégia:
Definida pelo
Algoritmo
Genético
Comportamentos em Sistemas Multi-Robóticos: Robombeiros
Planejamento de Trajetórias – Otimização usando ALGORITMOS GENÉTICOS - GA
CLEI 2010
# 20
10
11. 19/10/2010
Esquadrão Robótico: Simulação
Robótica Autônoma - Controle Inteligente Multirobôs
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
RoBombeiros :
Controle dos Robôs
Simulação Física usando a ODE
- Simulação da Cinemática (steering)
- Simulação da Dinâmica (aceleração,
inércia, colisões)
CLEI 2010
# 21
Esquadrão Robótico: Simulação
Robótica Autônoma: AÇÕES TÁTICAS
Esquadrão de Combate a Incêndios
RoBombeiros – Simulador Robôs para Combate à Incêndios
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
11
12. 19/10/2010
Robótica Móvel Inteligente
Desenvolvimento de Projetos e Aplicações
PARTE IV
• Veículos Inteligentes
Processamento de Imagens
“Navegação Visual”
CLEI 2010
# 23
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
Reference
Int. Journal of Robotics Research
Vol. 21, No. 8, August 2002,
pp. 735-758,
CLEI 2010
# 24
12
13. 19/10/2010
Robótica Móvel Inteligente
Navegação Visual – SIFT & SURF
CLEI 2010
# 25
Navegação Visual
Navegação por Imagens:
Correlação de Imagens...
NCC e Correlação de Histogramas
Artigo
Publicado
SBIA-WCI
2010
L.Facchinetti
F.Osório
CLEI 2010
# 26
13
14. 19/10/2010
Navegação Visual
Navegação por Imagens:
Detecção da Marcação das Bordas da Pista
SIBGRAPI
Cláudio Jung
Antigo grupo
de pesquisa
GPVA – Unisinos
SBC JAI 2005
CLEI 2010
# 27
Robótica Móvel Inteligente
Desenvolvimento de Projetos e Aplicações
PARTE IV
• Robôs Móveis: Monitoramento e Segurança
Robôs Móveis Tele-Operados
Robôs Móveis Autônomos
CLEI 2010
# 28
14
15. 19/10/2010
INCT-
INCT-SEC / LRM
GT 1 - Robôs Táticos para Ambientes Internos
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
# 29
Equipe de Robôs para Missões Táticas
Robôs 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
CLEI 2010
# 30
15
16. 19/10/2010
Robôs Móveis
Robôs Móveis e Sensores
Pioneer DX
• 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
SRV1
Erratic – Era Mobi
CLEI 2010
# 31
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/Stage
ICMC/USP e PUC/RS
CLEI 2010
# 32
16
17. 19/10/2010
Teleoperação <=> Autonomia
Teleoperação: Resultados
- Teleoperação: Controle humano
- Controle remoto autônomo: seguir paredes
sensor laser
CLEI 2010
# 33
Teleoperação <=> Autonomia
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
CLEI 2010
# 34
17
18. 19/10/2010
Navegação Autônoma com Localização
Controle Híbrido Robusto
COHBRA / SimRob3D
Arquitetura COHBRA
COntrole HíBrido de Robôs Autônomos
Farlei Heinen & Fernando Osório
CLEI 2010
# 35
Navegação Autônoma com Localização
Controle Híbrido Robusto – COHBRA / SimRob3D
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)
CLEI 2010
# 36
18
19. 19/10/2010
Navegação Autônoma Topológica
Navegação Topológica: Algoritmo Proposto e Simulação
FSM
RNA
D. Sales, F. Osório, D. Wolf
CLEI 2010
# 37
Navegação Autônoma Topológica
Navegação Topológica: Experimento Real
CLEI 2010
# 38
19
20. 19/10/2010
Navegação Autônoma Topológica
Detecção de Intrusos: Experimento Real
Câmera Térmica
FLIR
PathFindIR
CLEI 2010
# 39
Navegação Autônoma por Visão
Navegação por Imagens: Experimento Real
SRV1
Artigo
Publicado
IEEE LARS
2010
D. Sales, P. Shinzato,
F. Osório, D. Wolf
CLEI 2010
# 40
20
21. 19/10/2010
Robótica Móvel Inteligente
Desenvolvimento de Projetos e Aplicações
PARTE IV
• Robôs Móveis Articulados
Robôs com Patas
Aprendizado do Movimento (caminhar)
CLEI 2010
# 41
Robótica Móvel Inteligente
Desenvolvimento de Projetos e Aplicações
JUICE – Nate Waddoups
CLEI 2010
# 42
21
22. 19/10/2010
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 Based
Simulated 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 Milton Heinen
* Evaluate Robot Morphology Evolution => CLEI 2007 Fernando Osório
CLEI 2010
# 43
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
LEGGEN - ROBOT SIMULATION
Simulation of 3D Realistic
Virtual Legged Robots
LEGGEN Simulator
Genetic Evolved Control of Articulated Robots (w/legs)
CLEI 2010
# 44
22
23. 19/10/2010
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
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 Engine
Rigid Body Physics Simulation
(gravity, inertia, friction, collision, joints, etc)
[ http://www.ode.org/ ] Physics Engine
CLEI 2010
# 45
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
LEGGEN - ROBOT SIMULATION
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. GALib
Genetic Algorithms Simulation
http://www.lancet.mit.edu/ga/
4. Robot Control: Joint Angles
Finite State Machine
Artificial Neural Nets
CLEI 2010
# 46
23
24. 19/10/2010
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
LEGGEN - ROBOT SIMULATION
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
Control: 3. GALib
Genetic Algorithms Simulation
- Joints with motors http://www.lancet.mit.edu/ga/
- Activate motors to set a
specific angle for each joint 4. Robot Control: Joint Angles
- Sequence of angles = Walk! Finite State Machine
Artificial Neural Nets
CLEI 2010
# 47
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
LEGGEN - ROBOT SIMULATION
GA Finite State Machine
Genome:
* FSM: Table of Target States
(Sequence of Actions)
* Target angles +
Reference Angular velocity
* Adjust velocity
* Fitness Function: Sensor based
CLEI 2010
# 48
24
25. 19/10/2010
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
LEGGEN - ROBOT SIMULATION
Simulation of 3D Realistic Virtual Legged Robots
LEGGEN Simulator - Tools:
Sensorial
Robotnik Controller
Motors
Viewer
3D
Visualization
CLEI 2010
# 49
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
LEGGEN - ROBOT SIMULATION
Simulation of 3D Realistic Virtual Legged Robots
LEGGEN Simulator - Tools:
Sensorial Neural Network
Joint Angles
Robotnik Controller Evolution
Motors GA
Viewer FSA - Automata
3D Joint Angles
Evolve Control +
Visualization
CLEI 2010
# 50
25
26. 19/10/2010
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
LEGGEN - ROBOT SIMULATION
Simulation of 3D Realistic Virtual Legged Robots
LEGGEN Simulator - Tools:
Sensorial Neural Network
Joint Angles
Robotnik Controller Evolution
Motors GA
Viewer FSA - Automata
3D Joint Angles Evolve Robot +
Evolve Control +
Robot Morphology Visualization
Dimensions/Shape configuration
CLEI 2010
# 51
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
Genetic Algorithms Simulation
GA Parameters:
Cross-Over: 0.80
Mutation: 0.08
Population: 350
Generations: 700
Genome:
Evolve FSA
Evolve ANN
CLEI 2010
# 52
26
27. 19/10/2010
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
Genetic Algorithms Simulation
Fitness Function:
F = Fitness
D = Walked Distance
B = Bumpers (paws touching ground ~ stability)
G = Gyro (gyroscope/accelerometers ~ stability)
where
P = paws
ni = bumper contacts of paw i
GA Parameters:
N = total bumper sensor readings Cross-Over: 0.80
Mutation: 0.08
Population: 350
Generations: 700
Walking time: 30
G = Sum of x, y, z instability
where
CLEI 2010
# 53
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
LEGGEN SIMULATOR - ANN
GA Artificial Neural Network
Input Layer (3x4 = 12 joints) Context Input (recurrent)
Hidden Layer (3 neurons)
Elman Recurrent Network
Output Layer (12 outputs)
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
CLEI 2010
# 54
27
28. 19/10/2010
Aprendizado de Máquina em Robótica Móvel
LEGGEN - ROBOT SIMULATION
Simulação Realística Virtual 3D Evolução do Controle (AG)
de Robôs Articulados
Simulador LEGGEN
CSBC 2009 - JAI
CLEI 2010
# 55
Aplicações # 55
Robótica Móvel Inteligente
Desenvolvimento de Projetos e Aplicações
PARTE IV
• Veículos Aéreos Não Tripulados
Projeto ARARA – USP São Carlos
AGX AGPlane – USP / AGX
TIRIBA – USP / INCT-SEC
CLEI 2010
# 56
28
30. 19/10/2010
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
30
31. 19/10/2010
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
31
32. 19/10/2010
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
Automático do
Tiriba
CLEI 2010
# 64
32
33. 19/10/2010
Tiriba
Protótipo do Tiriba em Vôo –
Teste da Unidade Inercial e
Barométrica
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
33
34. 19/10/2010
Projeto SarVant
CLEI 2010
# 67
Aviônica para VANTs Desafios
SARVANT (INSAR) BRASÍLIA | 04.08.2010
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.
CLEI 2010
# 68
34
35. 19/10/2010
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
# 69
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.
CLEI 2010
# 70
35
36. 19/10/2010
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
# 71
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/USP
http://www.lrm.icmc.usp.br/
CLEI 2010
# 72
36
37. 19/10/2010
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
# 73
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).
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OBRIGADO!
Laboratório de Robótica Móvel
www.lrm.icmc.usp.br
Denis Fernando Wolf – denis@icmc.usp.br
Fernando Santos Osório - fosorio@icmc.usp.br
Kalinka R. J. C. Branko - kalinka@icmc.usp.br
http://www.slideshare.net/
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