Sistema de Navega\c{c}~ao Aut^onomo Baseado em Vis~ao Computacional (original) (raw)

Sistema de Navegação Autônomo Baseado em Visão Computacional

ArXiv, 2017

Robôs autônomos são utilizados como ferramenta para a solução de diversos tipos de problemas, como o mapeamento e o monitoramento de ambientes. Seja pelas condições adversas à presença humana ou mesmo pela necessidade de reduzirem-se custos, é certo que vários esforços vêm sendo somados para desenvolverem-se robôs com nível de autonomia cada vez maior. Estes devem ser capazes de se locomover em ambientes dinâmicos, sem contar com o auxílio de operadores humanos ou sistemas externos. Nota-se, portanto, que a forma de percepção e modelagem do ambiente torna-se significativamente relevante para a navegação. Dentre os principais métodos de sensoriamento, destacam-se aqueles baseados na visão. Através desta é possível gerar modelos com alto nível de detalhamento acerca do ambiente, uma vez que diversas características podem ser aferidas, tais como textura, cor e luminosidade. No entanto, as técnicas mais precisas de navegação autônoma baseadas em visão apresentam custo computacional superior ao suportado por plataformas móveis de baixo custo, tais como a Raspberry Pi. Esta, por sua vez, vem ganhando cada vez mais espaço em aplicações comerciais e científicas, devido ao seu eficiente gerenciamento de energia e às suas dimensões reduzidas. Sendo assim, o trabalho realizado teve como objetivo desenvolver um robô de baixo custo, controlado por uma Raspberry Pi e cujo sistema de navegação autônomo é baseado em visão. Para tanto, a estratégia utilizada consistiu na identificação de obstáculos a partir do reconhecimento de padrões de fluxo óptico. Através deste sinal é possível inferir a movimentação relativa entre o robô e os demais elementos inseridos no ambiente. Para estimá-lo, utilizou-se o algoritmo de Lucas-Kanade, o qual é capaz de ser executado pela Raspberry Pi sem que seu desempenho seja prejudicado. Finalmente, utilizou-se um classificador SVM para identificar padrões deste sinal associados à movimentação de obstáculos. O sistema desenvolvido foi avaliado considerando-se sua execução sobre uma base de dados formada por padrões de fluxo óptico extraídos de um ambiente real de navegação. Ao fim, seu desempenho foi comparado ao obtido por outros trabalhos relacionados. Constatou-se que a frequência de processamento deste sistema foi superior à apresentada pelos demais. Além disso, sua acurácia e seu custo de aquisição foram, respectivamente, superior e inferior ao da maioria dos trabalhos considerados.

Desenvolvimento de um Sistema de Navegação para Robôs Móveis Baseado em Visão Computacional

2019

Mobile robotics has applications in many different areas, such as in industries, homes and military. For the development of navigation system for mobile robotics, localization is one of the main tasks, since this parameter is necessary to assist decisions making and plan how the robot will achieve the desired points. Several approaches to this problem are used, with odometry widely applied. However, odometry often do not present good precision results when applied to indoor environments. In this context, this work presents the development of a navigation system considering localization and position control based on computer vision applied to mobile robots in indoor environments. It is presented a comparison between the location system based on odometry and the proposed system based on computer vision. The experimental results demonstrates the efficiency of the proposed localization system and compares it to an odometrybased method. Resumo: A robótica móvel possui aplicações nas mais diversasáreas, como em indústrias, residências e até militar. Para o desenvolvimento de um sistema de navegação para sistemas robóticos, a localizaçãoé uma tarefa primordial, uma vez que este parâmetroé necessário para planejar como robô chegará aos pontos desejados e auxiliar na tomada de decisões. São utilizadas diversas abordagens para este problema, sendo a odometria amplamente aplicada. Entretanto, a odometria costuma não apresentar bons resultados relacionadosà precisão quando aplicada a ambientes internos. Neste contexto, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de navegação (englobando localização e controle de posição) baseado em visão computacional, aplicado a robôs móveis em ambientes internos.É apresentado ainda um comparativo entre o sistema de localização baseado em odometria e o sistema proposto baseado em visão computacional. Ao fim do trabalho,é demonstrada (por meio de resultados experimentais) a eficiência do sistema de localização baseado em visão computacional em comparação com a localização por odometria.

Direção autônoma de um veículo baseada em visão computacional

This paper presents the design and tests of a computer vision system proposed to guide a robotic car through a pavimented road at a fixed speed. The system detects the road tracks with good tolerance to failures and is capable of guiding the car through sharp curves. Initially, the paper presents the proposed image processing technique used to track the road and explains the procedure for reconstructing the track model used when the road lines are not well detected. Then, it shows how the model is used to represent the road and how it is updated based on the vision system information. Finally, the paper presents test results obtained in a real selfdriving car that uses the proposed system. Keywords Autonomous vehicle, lane tracker, machine vision, image process Resumo Este artigo apresenta um sistema visão computacional projetado para guiar um carro robótico por uma estrada sinuosa dirigindo com velocidade fixa. O sistema utiliza as faixas de sinalização horizontal para se localizar e tem boa tolerância a falhas na sinalização e curvas acentuadas. Inicialmente é apresentada a técnica de processamento de imagem rápida usada para localização das faixas de sinalização e o procedimento para reconstruí-las, quando necessário, de forma robusta. Na sequência é descrito o modelo utilizado para representar a estrada e o modo como é atualizado baseando-se nas informações do sistema de visão. Por último, o artigo apresenta resultados de testes feitos com um carro protótipo dirigindo de forma autônoma usando apenas a informação do modelo interno como guia.

Navegaç ao de robôs móveis utilizando visao estéreo

icmc.usp.br

This paper presents a navigation system for open environments based on stereo vision. A stereo camera is used to capture images of the environment and based on the disparity map generated by a semi-global stereo method, an obstacle detection method is used to segment the images into navigable and non-navigable regions. Subsequently, this classification is employed in conjunction with a obstacle avoidance method, resulting in a complete autonomous navigation system. The results include an evaluation two stereo methods, this being favorable to the employed stereo method (semi-global). Tests were performed to evaluate the quality and computational cost of the method for obstacle detection. Such tests have left clear the limitations of the method and led to a parallel implementation. Using a graphics processing unit, a parallel version of the method reached a gain in computational time of approximately ten times. Finally, the results demonstrate the complete system in operation, where the robotic platform used, an electric vehicle, was able to dodge people and cones reaching its goal safely.

Sistema de navegação para veículo autônomo utilizando lógica difusa

2000

This work had as a goal the development of a fuzzy logic based navigation control system for an autonomous vehicle. The developed control system was named SNAT (from the equivalent in Portuguese of "Autonomous Navigation System for a tricycle"). The system controls and monitors the navigation of the vehicle from a remote base station using a telemetry data link. The user indicates, using a developed application, the navigation waypoints, referencing them by their latitude and longitude coordinates in a map. When the navigation starts, the system receives periodically data packets indicating the position and direction of the vehicle, these data are processed by the fuzzy control which returns commands to actuate over the vehicle. The fuzzy control translates qualitative expressions, common in human communication, into numerical values that represent the speed and the direction to keep the vehicle as near as possible to the desired navigation route. Many development aspects of the fuzzy controller and of the communication and actuation over the vehicle from the remote base are presented. Also are presented some results of the control system over navigation of the vehicle, which demonstrate that the system operates in a quite satisfactory manner.

Manobras De Semeadura Com Sistema De Navegação

Engenharia Agrícola, 2016

Resumo Os sistemas de navegação por posicionamento global (GPS) estão cada vez mais presentes no campo, prometendo diminuir os custos operacionais do agricultor. O objetivo deste trabalho foi avaliar o tempo de manobra durante a operação de semeadura da soja sem e com sistema de navegação. O delineamento experimental foi inteiramente aleatorizado, com dois tratamentos e doze repetições. Os tratamentos consistiram no tempo das manobras feitas de modo convencional e utilizando-se do sistema de navegação por GPS acoplado num piloto automático. Avaliaram-se o tempo de manobra e o retorno econômico. As manobras realizadas com auxílio do sistema de navegação foram, em média, 49% mais rápidas do que as manobras realizadas de forma convencional. Houve economia de R$ 4,15 por hectare, em áreas com comprimento médio das passadas de 800 metros. No caso de áreas menores, com comprimento de 50 metros, esta economia chegou a R$ 19,90 por hectare. Concluiu-se que o uso de sistema de navegação por ...

Navegação Autônoma de Múltiplos Robôs Baseada em Realidade Aumentada

Anais do 14º Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente

This work presents a platform based on augmented reality for simulation, analysis and test of navigation systems to multiple robots in a real lab-scale environment. The main objective of this platform is to provide conditions for the use of simple and low-cost robots, with hardware constraints, in autonomous navigation applications. The framework Robot Operating System (ROS) is used to integrate all platform's components . An application example is presented to demonstrate the available resources during experiments, where multiple real Sphero robots receive their navigation skills in a virtual and independent way, ensuring a decentralize navigation behavior. The achieved results confirm the feasibility of this experimental tool. Resumo: Este trabalho apresenta uma plataforma baseada em realidade aumentada para simulação, análise e teste de sistemas de navegação para múltiplos robôs em um ambiente real, em escala de laboratório. O principal objetivo desta plataformaé fornecer condições para que robôs simples e de baixo custo, com limitações em seu hardware, possam ser utilizados em aplicações de navegação autônoma. O framework Robot Operating System (ROS)é usado para integrar todos componentes da plataforma. Um exemplo de aplicaçãoé implementado para demonstrar os recursos disponíveis nos experimentos, em que múltiplos robôs reais do tipo Sphero recebem suas habilidades de navegação de forma virtual e independente, garantindo um comportamento descentralizado de navegação. Os resultados alcançados confirmam a factibilidade desta ferramenta experimental.