Apresentação Projeto Robot Packing
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19-Oct-2014 -
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Introdução• Definição de robô• Origens
• Áreas de elétrica/eletrônica • Projetos mais profissionais• Novo nincho de mercados• Robart I• Sojourner
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Características Estruturais• Características Estruturais
– Manipulador: parte mecânica móvel do robô; geralmente representado por uma garra.
– Atuador: dispositivo responsável pela movimentação do manipulador, os atuadores são responsáveis por atuarem no mundo físico. Eles representam esta interface.
– Sensor: dispositivo sensorial do robô. É ele que "sente" o mundo ao seu redor. Representa a outra "ponta" do par sensor-atuador. Assim como o dispositivo atuador, é uma parte vital para o bom funcionamento de qualquer robô, pois o mundo do robô restringe-se às interfaces.
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HistóricoPRIMEIRA GERAÇÃO• Robôs tipicamente em ambiente industriais• Desprovido de “inteligência” senão aquelas programadas• O ambiente tem que ser preparado• Poucos utilizam um computador dedicado embarcado.• São usados pela produtividade, durabilidade e qualidade
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HistóricoSEGUNDA GERAÇÃO• A rápida expansão do mercado de semicondutores fez
com que computadores se tornassem produtos baratos o suficiente para equipar robôs.
• Equipadas com controladores que permitiram cálculos em tempo real e controle mais preciso dos atuadores ao longo de trajetórias.
• Sensores de força, toque e proximidade puderam ser integrados proporcionando maior adaptabilidade e precisão ao trabalho desempenhado pelo robô em seu ambiente
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HistóricoTERCEIRA GERAÇÃO• Incorporaram múltiplos processadores, cada um deles
funcionando de forma assíncrona e independente dos demais.
• Sistemas supervisores e de controle destes processadores utilizando funções de alto nível.
• Sensores de força, torque e proximidade puderam ser integrados proporcionando maior adaptabilidade e precisão ao trabalho desempenhado pelo robô em seu ambiente
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Robôs • Robart I
• Sojourner
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Ambiente• Grid 50 x 50• 2 divisões distintas
• Área Robôs Buscadores • Área Robôs Entregadores• 25 pacotes
• Cada pacote possuirá uma informação binária a qual definirá seu status atual (“0” à espera da coleta e “1” sendo transportado).
• 4 robos • Orientados por sinais que serão enviados pelo ambiente ou outros robôs.
• 2 alvos• Cada alvo possuirá um sinalizador que emitirá a posição em que ele se
encontra.
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Ambiente• Qualquer posição apresenta os seguintes estados
– Ocupada por um outro robô (OR)– Ocupada por um pacote (OP)– Desocupada (DE)– Posição do alvo (PA)– Posição atual do robô (PR)
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Ambiente• Acessível• Estocástico• Episódico• Estático• Discreto• Multiagente
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Comunicação• Realizada de forma direta onde os Robôs Buscadores ao
detectarem por meio de seus sensores pacotes no grid através de uma propagação de sinais.
• Enviam sinais pelos seus atuadores, que é difundido pelo ambiente até atingir os Robôs Entregadores, afim da definição da melhor rota, ou para obter resoluções de conflitos.
• A partir disso, uma solução é criada através do agrupamento de agentes que trabalham cooperativamente, cada um deles resolvendo parte do problema.
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Comunicação•Para a comunicação utilize-se o KQML - Knowledge Query and Manipulation Language, um protocolo e linguagem (alto-nível) de comunicação orientada à mensagem, para troca de informação, independente da sintaxe de conteúdo.
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OBJETIVOS• Sensoriar todo e grid e levar os pacotes aos alvos
obedecendo as coordenações e comunicações de acordo com as regras inerentes ao projeto.
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Coordenação •A alocação das tarefas é descentralizada em uma estrutura de subordinação, onde os Robôs Entregadores definem qual a rota a ser realizada pelos Robôs Buscadores, e em caso de conflito define quem tem prioridade sobre o pacote. •A partir disso, está envolvida a busca por uma funcionalidade neste sistema que permita que estes agentes possam coordenar seus conhecimentos, objetivos, habilidades e planos individuais de uma forma conjunta, em favor da execução de uma ação ou da resolução de algum problema onde se faça necessária a cooperação entre os agentes.
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Robôs• O objetivo do Robô Buscador é sensoriar o ambiente
para identificar pacotes espalhados pela grid, e solicitar aos Robôs Entregadores uma rota inteligente até uma região de entrega.
• O objetivo do Robô Entregador é enviar aos Robôs Buscadores, qual o alvo mais próximo e qual a melhor rota para chegar até a região de entrega.
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Ações do Robôs• Direção: muda a orientação do Robô. As possíveis
orientações são: Norte, Sul, Leste ou Oeste, definidas respectivamente pelas c = (c, l) onde “c” identifica a coluna e “l” identifica a linha.
• Carregar: o agente segura o pacote.• Empurrar: empurra o pacote.• Soltar: solta o pacote.• Enviar_msg: Envia mensagem.• Receber_msg: Recebe mensagem.
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Sensores• Sensor ótico - executa a ação percebe.• Antena para sinal digital - executa a ação
Receber_msg.• Bússola - auxilia na ação Direção.• Leitor de freqüência - que informa a PR.
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Atuadores• Quatro rolamentos na parte inferior do robô e base
giratória ente as rodas e o corpo do robô – executa a ação Direção.
• Duas garras – executa ação Carregar e Soltar.• Antena para sinal digital – executa a ação
Enviar_msg e Receber_msg..
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Comportamento• Os Buscadores - Sensoriam o ambiente para rastrear
os pacotes• Os robôs Buscadores conseguem andar a uma
velocidade de 1k/h sem nenhum pacote.• Os robôs Buscadores conseguem andar a uma
velocidade de 0,5k/h com um pacote.• O robô consegue andar a uma velocidade de 0,25k/h
com um pacote e empurrando outro.• Comunicação do Robô Buscador com o Robô
Entregador para recebimento de rota– Busca Heurística Best-First Search
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Comportamento• Ao encontrar obstáculo• Ao chegar na área de entrega• Conflito de Robôs no mesmo pacote ao mesmo
tempo
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Conclusão• Ao mesmo tempo em que a autonomia de robôs aumenta, cresce a necessidade
de interação dos mesmos com o ambiente. A interação mais básica de um robô com o ambiente é feita pela percepção deste e sua navegação.
• Além das habilidades de percepção e raciocínio, também é fundamental para um robô, aprender e evoluir quais os melhores comportamentos a serem tomados.
• Podemos concluir ainda, que é também de fundamental importância para um Sistema Multiagente tomar decisões a partir um protocolo de comunicação e negociação. Desta forma, pode haver uma reação de forma correta às ações que venham a ocorrer no ambiente, buscando evitar ações desnecessárias.
• Através da pesquisa foi possível uma “materialização” do conteúdo da disciplina de Sistemas Inteligentes e Sistemas Multiagente, isto é, foram necessários vários conceitos vistos nas disciplinas anteriores mencionadas para tornar possível e exeqüível o presente projeto, além de instigar nossa busca de conhecimentos na área.