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Robosonic: Randomness-Based Manipulation of Sounds Assisted by Robots

Luz, Filipe Costa; Bila, Vasco; Jorge, Rui
Fonte: Springer Publicador: Springer
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: 168244 bytes; application/pdf
ENG
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In this text, we intend to explore the possibilities of sound manipulation in a context of augmented reality (AR) through the use of robots. We use the random behaviour of robots in a limited space for the real-time modulation of two sound characteristics: amplitude and frequency. We add the possibility of interaction with these robots, providing the user the opportunity to manipulate the physical interface by placing markers in the action space, which alter the behaviour of the robots and, consequently, the audible result produced. We intend to demonstrate through the agents, programming of random processes and direct manipulation of this application, that it is possible to generate empathy in interaction and obtain specific audible results, which would be difficult to otherwise reproduce due to the infinite loops that the interaction promotes.; FCT - Fundação para a Ciência e Tecnologia

Robosonic: Manipulação de Sons Aleatória Assistida por Robots

Luz, Filipe Costa; Bila, Vasco; Jorge, Rui
Fonte: Sopcom Publicador: Sopcom
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: 454329 bytes; application/pdf
POR
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Neste texto, pretendemos explorar as possibilidades de manipulação de sons num contexto de realidade aumentada (AR) através da utilização de robots. Utilizamos o comportamento aleatório dos robots, num espaço circunscrito para a modulação em tempo real de duas características do som: a amplitude e a frequência. Acrescentamos a possibilidade de interacção com estes robots dando a oportunidade ao utilizador de manipular a interface física, colocando markers no espaço de acção que alterem o comportamento dos robots e, por conseguinte, o resultado sonoro produzido. Pretendemos demonstrar que através de agentes, programação de aleatórios e manipulação directa desta aplicação, se pode gerar empatia na interacção e atingir resultados sonoros específicos, difíceis de reproduzir de outra forma devido aos ciclos infinitos que a interacção promove.; FCT - Fundação para a Ciência e Tecnologia

Ambiente de desenvolvimento de aplicações para robôs móveis; Environment for development applications for mobile robots

Scatena, Jean Miler
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 13/08/2008 PT
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Recentes avanços na tecnologia de robôs móveis têm sido direcionados para um novo tipo de sistema robótico o qual é denominado de robô pessoal. Esses robôs realizam tarefas caseiras cotidianas, além de interagir e auxiliar pessoas que necessitam de cuidados especiais. Para realizar tais tarefas são necessárias medidas de interação e programação entre o robô e o ser humano. Essa interface é discutida em diversas pesquisas que evidenciam a necessidade de um ambiente de desenvolvimento de aplicações para robôs com alto nível de abstração e que possua uma interface amigável. Com isso, o presente trabalho vem contribuir com essa nova área de pesquisa através da proposta de um ambiente de desenvolvimento de aplicações para robôs com alto nível de abstração utilizando blocos de tarefas, que se destina tanto a programadores experientes quanto a usuários com pouco conhecimento de programação. Para realizar o interfaceamento com esses dois tipos de usuários, o ambiente provê um módulo de programação avançado que se destina à criação de novas tarefas, e um módulo de programação específico para usuários com pouco conhecimento em programação, com uma interface amigável. No módulo avançado as novas tarefas utilizam a estrutura de uma biblioteca de alto nível de abstração (Java for Robotics)...

Sistemas bio-inspirados para coordenação de múltiplos robôs móveis; Bio-inspired systems for coordination of mobile multiple-robots

Calvo, Rodrigo
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 31/05/2012 PT
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A aplicação de sistemas de múltiplos robôs é desejável em várias tarefas. Algumas delas são: exploração de ambientes, mineração, detecção de minas terrestres, segurança e operações de resgate. Uma estratégia eficiente de coordenação é decisiva para alcançar melhoras no desempenho. Neste projeto, duas novas estratégias são propostas para a coordenação de sistemas de múltiplos robôs, aplicadas para as tarefas de exploração, vigilância e formação. Elas são distribuídas, descentralizadas e ocorrem em tempo de execução. A inspiração para ambas advém de mecanismos biológicos que definem uma organização social de sistemas coletivos. Especificamente, considerou-se nesta tese uma versão modificada do sistema de colônia de formigas. As estratégias são adaptáveis para cenários em que o número de robôs e a estrutura do ambiente mudam. Em relação à primeira estratégia, os experimentos consideram dois critérios de desempenho: a média de ciclos de vigilância e a média de iterações em cada intervalo de segurança. Os resultados de simulação confirmam que a exploração e vigilância emergem da sinergia dos comportamentos individuais dos robôs. Os dados obtidos mostram que a estratégia de coordenação é eficiente e satisfatória para realizar as tarefas de exploração e vigilância. Quanto à segunda estratégia...

Estratégias inteligentes aplicadas em robôs móveis autônomos e em coordenação de grupos de robôs; Intelligent strategies applied to autonomous mobile robots and groups of robots

Pessin, Gustavo
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 05/04/2013 PT
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O contínuo aumento da complexidade no controle de sistemas robóticos, bem como a aplicação de grupos de robôs auxiliando ou substituindo seres humanos em atividades críticas tem gerado uma importante demanda por soluções mais robustas, flexíveis, e eficientes. O desenvolvimento convencional de algoritmos especializados, constituídos de sistemas baseados em regras e de autômatos usados para coordenar estes conjuntos físicos em um ambiente dinâmico é um desafio extremamente complexo. Diversos modelos de desenvolvimento existem, entretanto, muitos desafios da área da robótica móvel autônoma continuam em aberto. Esta tese se insere no contexto da busca por soluções inteligentes a serem aplicadas em robôs móveis autônomos com o objetivo de permitir a operação destes em ambientes dinâmicos. Buscamos, com a investigação e aplicação de estratégias inteligentes por meio de aprendizado de máquina no funcionamento dos robôs, a proposta de soluções originais que permitam uma nova visão sobre a operação de robôs móveis em três dos desafios da área da robótica móvel autônoma, que são: localização, navegação e operações com grupos de robôs. As pesquisas sobre localização e coordenação de grupos apresentam investigação e propostas originais...

Navegação autônoma de robôs móveis e detecção de intrusos em ambientes internos utilizando sensores 2D e 3D; Autonomous navigation of mobile robots and indoor intruders detection using 2D and 3D sensors

Correa, Diogo Santos Ortiz
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 13/06/2013 PT
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Os robôs móveis e de serviço vêm assumindo um papel cada vez mais amplo e importante junto à sociedade moderna. Um tipo importante de robô móvel autônomo são os robôs voltados para a vigilância e segurança em ambientes internos (indoor). Estes robôs móveis de vigilância permitem a execução de tarefas repetitivas de monitoramento de ambientes, as quais podem inclusive apresentar riscos à integridade física das pessoas, podendo assim ser executadas de modo autônomo e seguro pelo robô. Este trabalho teve por objetivo o desenvolvimento dos principais módulos que compõem a arquitetura de um sistema robótico de vigilância, que incluem notadamente: (i) a aplicação de sensores com percepção 3D (Kinect) e térmica (Câmera FLIR), de relativo baixo custo, junto a este sistema robótico; (ii) a detecção de intrusos (pessoas) através do uso conjunto dos sensores 3D e térmico; (iii) a navegação de robôs móveis autônomos com detecção e desvio de obstáculos, para a execução de tarefas de monitoramento e vigilância de ambientes internos; (iv) a identificação e reconhecimento de elementos do ambiente que permitem ao robô realizar uma navegação baseada em mapas topológicos. Foram utilizados métodos de visão computacional...

TORP: The Open Robot Project A Framework for Module-Based Robots

Simões, Alexandre da Silva; Colombini, Esther Luna; Matsuura, Jackson Paul; Franchin, Marcelo Nicoletti
Fonte: Springer Publicador: Springer
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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The development of robots has shown itself as a very complex interdisciplinary research field. The predominant procedure for these developments in the last decades is based on the assumption that each robot is a fully personalized project, with the direct embedding of hardware and software technologies in robot parts with no level of abstraction. Although this methodology has brought countless benefits to the robotics research, on the other hand, it has imposed major drawbacks: (i) the difficulty to reuse hardware and software parts in new robots or new versions; (ii) the difficulty to compare performance of different robots parts; and (iii) the difficulty to adapt development needs-in hardware and software levels-to local groups expertise. Large advances might be reached, for example, if physical parts of a robot could be reused in a different robot constructed with other technologies by other researcher or group. This paper proposes a framework for robots, TORP (The Open Robot Project), that aims to put forward a standardization in all dimensions (electrical, mechanical and computational) of a robot shared development model. This architecture is based on the dissociation between the robot and its parts, and between the robot parts and their technologies. In this paper...

Research and development of robots cooperation and coordination algorithm for space exploration

Cabezas Valencia, Juan Felipe; Matheus Gómez, Juan Felipe
Fonte: Pontifícia Universidade Javeriana Publicador: Pontifícia Universidade Javeriana
Formato: PDF
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Las técnicas y métodos descritos en esta tesis están enfocados en resolver el problema de localización entre robots y del movimiento en una formación predeterminada. Para hacer esto será desarrollado un módulo coordinador y un módulo de seguimiento de objetivos como parte de la TBRA (Test Bench for Robotics and Autonomy) desarrollado previamente por Thales Alenia Space Italia y la Universidad de Genova. Todas las técnicas y métodos van a ser implementados en el lenguaje C++. Los módulos desarrollados serán probados usando los dos robots descritos en la tesis, el TBRA Robotic Platform y el Pioneer 3-AT.; The technics and methods developed in this thesis are going to be focused on solving the problems of relative localization amongst robots and their movement maintaining a predetermined formation. To do this, it is going to be developed a coordinator module and a target tracking module, as a part of the TBRA (Test Bench for Robotics and Autonomy) previously developed in Thales Alenia Space Italia and the University of Genoa. All the technics and methods are going to be implemented in C++ language. The developed modules are going to be tested using the two robots described in the thesis, the TBRA Robotic Platform and the Pioneer 3-AT.

Segmentación y posicionamiento 3D de robots móviles en espacios inteligentes mediante redes de cámaras fijas

Losada Gutiérrez, Cristina
Fonte: Universidade de Alcalá Publicador: Universidade de Alcalá
Tipo: info:eu-repo/semantics/doctoralThesis; info:eu-repo/semantics/acceptedVersion Formato: application/pdf
SPA
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La presente tesis doctoral surge con el objetivo de realizar contribuciones para la segmentación, identificación y posicionamiento 3D de múltiples robots móviles. Para ello se utiliza un conjunto de cámaras calibradas y sincronizadas entre sí, que se encuentran ubicadas en posiciones fijas del espacio en que se mueven los robots (espacio inteligente). No se contará con ningún conocimiento a priori de la estructura de los robots móviles ni marcas artificiales a bordo de los mismos. Tanto para la segmentación de movimiento como para la estimación de la posición 3D de los robots móviles se propone una solución basada en la minimización de una función objetivo, que incorpora información de todas las cámaras disponibles en el espacio inteligente. Esta función objetivo depende de tres grupos de variables: los contornos que definen la segmentación sobre el plano imagen, los parámetros de movimiento 3D (componentes de la velocidad lineal y angular en el sistema de referencia global) y profundidad de cada punto de la escena al plano imagen. Debido a que la función objetivo depende de tres grupos de variables, para su minimización se emplea un algoritmo greedy, iterativo, entre etapas. En cada una de estas etapas dos de los grupos de variables se suponen conocidos...

Robots de servicio

Aracil, Rafael; Balaguer, Carlos; Armada, Manuel
Fonte: Comité Español de Automática Publicador: Comité Español de Automática
Tipo: info:eu-repo/semantics/publishedVersion; info:eu-repo/semantics/article Formato: application/pdf
Publicado em /04/2008 SPA
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El término Robots de Servicio apareció a finales de los años 80 como una necesidad de desarrollar máquinas y sistemas capaces de trabajar en entornos diferentes a los fabriles. Los Robots de Servicio tenían que poder trabajar en entornos noestructurados, en condiciones ambientales cambiantes y con una estrecha interacción con los humanos. En 1995 fue creado por la IEEE Robotics and Automation Society, el Technical Committee on Service Robots, y este comité definió en el año 2000 las áreas de aplicación de los Robots de Servicios, que se pueden dividir en dos grandes grupos: 1) sectores productivos no manufactureros tales como edificación, agricultura, naval, minería, medicina, etc. y 2) sectores de servicios propiamente dichos: asistencia personal, limpieza, vigilancia, educación, entretenimiento, etc. En este trabajo se hace una breve revisión de los principales conceptos y aplicaciones de los robots de servicio.; Los autores desean agradecer el apoyo recibido en su actividad investigadora por diversas instituciones, en especial la CICYT (Ministerio de Educación y Ciencia), y la Consejería de Educación de la Comunidad de Madrid (Proyecto RoboCity2030, S-0505/DPI-0176).; 8 págs, 9 figs.

Stabilizer architecture for humanoid robots collaborating with humans

Pierro, Paolo
Fonte: Universidade Carlos III de Madrid Publicador: Universidade Carlos III de Madrid
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf; text/plain
ENG
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Hoy en día, los avances en las tecnologías de información y comunicación permiten el uso de robots como compañeros en las actividades con los seres humanos. Mientras que la mayoría de las investigaciones existentes se dedica a la interacción entre humanos y robots, el marco de esta investigación está centrado en el uso de robots como agentes de colaboración. En particular, este estudio está dedicado a los robots humanoides que puedan ayudar a la gente en varias tareas en entornos de trabajo. Los robots humanoides son sin duda los m as adecuados para este tipo de situaciones: pueden usar las mismas herramientas que los seres humanos y son lo m as probablemente aceptados por ellos. Después de explicar las ventajas de las tareas de colaboración entre los humanos y los robots y las diferencias con respecto a los sistemas de interacción y de teleoperación, este trabajo se centra en el nivel de las tecnologías que es necesario para lograr ese objetivo. El problema más complicado en el control de humanoides es el balance de la estructura. Este estudio se centra en técnicas novedosas para la estimación de la actitud del robot, que se utilizarán para el control. El control del robot se basa en un modelo muy conocido y simplificado: el péndulo invertido. Este modelo permite tener un control en tiempo real sobre la estructura...

Aprender com robots

Abrantes, Paula Cristina Rolo
Fonte: Universidade de Lisboa Publicador: Universidade de Lisboa
Tipo: Dissertação de Mestrado
Publicado em //2009 POR
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Tese de mestrado, Educação (TIC e Educação), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2009; Este estudo pretende analisar, descrever e compreender como é que os alunos aprendem na interacção com robots na sala de aula, no contexto da Área de Projecto. Faz uma breve abordagem à robótica como uma área de investigação onde o grande desafio é criar robots à imagem e semelhança do homem e fáceis de "interagir-com". Baseando-se na perspectiva de Papert, este estudo discute a aprendizagem, dando ênfase ao "aprender, fazendo" e na relação que o aluno estabelece com as suas próprias ideias e os artefactos - "objects-to-think with". Com base nos fundamentos da Teoria da Actividade, este estudo analisa as práticas da utilização dos robots na sala de aula, no desenvolvimento de projectos.; This study aims to analyze, describe and understand how students learn in interaction with robots in the Project Area classroom context. It makes a brief approach to robotics as a research area where the challenge is to create robots that mimic human behavior and are easy to "interact-with." Based on Papert's view, this study focuses on learning, emphasizing "learning by doing" and the relationship that provides students with their own ideas and artifacts - "objects-to-think-with". Based on the foundations of Activity Theory...

Localization and object recognition for mobile robots

Ramisa Ayats, Arnau
Fonte: [Bellaterra] : Universitat Autònoma de Barcelona, Publicador: [Bellaterra] : Universitat Autònoma de Barcelona,
Tipo: Tesis i dissertacions electròniques; info:eu-repo/semantics/doctoralThesis Formato: application/pdf
Publicado em //2009 ENG; ENG
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Descripció del recurs: el 16 de juny de 2010; Tot i que apareixen noves tècniques que equipen els robots amb capacitats cognitives avançades, encara s'ha dedicat poca feina a una qüestió essencial per aquestes tècniques: mètodes ràpids i robustos per a la percepció d'elements semànticament rellevants en entorns no estructurats. De fet, per un robot, ser capaç d'identificar la ubicació en que es troba i quins objectes té al voltant constitueix els fonaments sobre els quals s'aguanten la resta de processos de raonament d'alt nivell que ha de dur a terme. Amb l'objectiu de reduir una mica aquest problema, aquesta tesi se centra en els problemes de localització i reconeixement d'objectes per mitjà de tècniques de visió per computador. La primera contribució que presentem és una nova tècnica per construir signatures de llocs a partir de caracteristiques detectades en imatges panoràmiques per a ser usades com a nodes d'un mapa topològic, i un mètode de "homing" per viatjar entre els nodes del mapa. Ambdós mètodes han estat provats en diversos conjunts de proves amb resultats satisfactoris. El reconeixement d'objectes genèrics per robots mòbils és un tema d'importància cabdal de cara a afegir contingut a les representacions de l'entorn que els robots usaran en els seus processos de raonament. En conseqüència...

Generic object classification for autonomous robots

Pérez Trapilla, Raúl; Escalera Guerrero, Sergio; Radeva Ivanova, Petia
Fonte: Universidade Autônoma de Barcelona Publicador: Universidade Autônoma de Barcelona
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso Formato: application/pdf
Publicado em //2007 ENG
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Un dels principals problemes de la interacció dels robots autònoms és el coneixement de l'escena. El reconeixement és fonamental per a solucionar aquest problema i permetre als robots interactuar en un escenari no controlat. En aquest document presentem una aplicació pràctica de la captura d'objectes, de la normalització i de la classificació de senyals triangulars i circulars. El sistema s'introdueix en el robot Aibo de Sony per a millorar-ne la interacció. La metodologia presentada s'ha comprobat en simulacions i problemes de categorització reals, com ara la classificació de senyals de trànsit, amb resultats molt prometedors.; Uno de los principales problemas de la interacción de los robots autónomos es el conocimiento de la escena. El reconocimiento es fundamental para solventar este problema y permitir a los robots interactuar en un escenario no controlado. En este documento, presentamos una aplicación práctica de captura del objeto, normalización y clasificación de señales triangulares y circulares. El sistema es introducido en el robot Aibo de Sony para mejorar el comportamiento de la interacción del robot. La metodología presentada ha sido testeada en simulaciones y problemas de categorización reales, como es la clasificación de señales de tráfico...

Modelo de un grupo de robots colaboradores cazadores

García Colmenar, Jorge; Ribas i Xirgo, Lluís
Fonte: Universidade Autônoma de Barcelona Publicador: Universidade Autônoma de Barcelona
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso Formato: application/pdf
Publicado em //2007 SPA
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El nombre d'aplicacions dels microrobots en biomedicina creix a mesura que el seu desenvolupament avança. Entre elles hi ha les consistents a examinar cèl·lules amb microrobots cooperants. En aquest treball es presenta un prototip a escala d'aquest problema, convenientment simplificat: dos robots tracten d'agafar una pilota que representa la cèl·lula que s'examina. Com a resultat, s'ha obtingut un algorisme deliberatiu per a la resolució d'aquest problema amb robots homogenis.; El número de aplicaciones de los microrobots en biomedicina crece a medida que el desarrollo de éstos avanza. Entre ellas se encuentran las consistentes en examinar células con microrobots cooperantes. En este trabajo se presenta un prototipo a escala de este problema, debidamente simplificado: dos robots tratan de atrapar una pelota que representa a la célula que se examina. Como resultado, se ha obtenido un Algoritmo Deliberativo para la resolución de este problema con robots homogéneos.; The number of applications of micro-robots in biomedicine is growing as their development advances. Among these applications there are the ones consistent to examining cells with cooperative micro-robots. In this work it is presented a scale prototype of this problem...

Estudi de comportaments socials amb eixams de robots reconfigurables

Jiménez Riera, Alberto; Ribas i Xirgo, Lluís
Fonte: Universidade Autônoma de Barcelona Publicador: Universidade Autônoma de Barcelona
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso Formato: application/pdf
Publicado em //2009 CAT
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Els eixams de robots distribuïts representen tot un món de possibilitats al camp de la microrobòtica, però existeixen pocs estudis que n'analitzin els comportaments socials i les interaccions entre robots autònoms distribuïts. Aquests comportaments han de permetre assolir de la manera més efectiva possible un bon resultat. Prenent com a base l'objectiu esmentat, aquest treball detalla diferents polítiques de cerca i de reconfiguració dels robots i estudia els seus comportaments per tal de determinar quins d'ells són més útils per solucionar un problema concret amb les plagues d'erugues i corcs als camps de cigroneres.; Los enjambres de robots distribuidos representan un sinfín de posibilidades en el campo de la microrobótica, pero existen pocos estudios que analicen los comportamientos sociales y las interacciones entre robots autónomos distribuidos. Estos comportamientos deben permitir alcanzar de la forma más efectiva posible un buen resultado. Tomando como base el objetivo mencionado, este trabajo detalla diferentes políticas de búsqueda y de reconfiguración de los robots y estudia sus comportamientos para determinar cuales de ellas son más útiles para solucionar un problema concreto con las plagas de orugas y gorgojos en los campos de garbanzos.; Distributed robots swarms represent lots of new options in robotics...

Developing Scalable Abilities for Self-Reconfigurable Robots

Slee, Sam
Fonte: Universidade Duke Publicador: Universidade Duke
Tipo: Dissertação
Publicado em //2010
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The power of modern computer systems is due in no small part to their fantastic ability to adapt to whatever tasks they are charged with. Self-reconfigurable robots seek to provide that flexibility in hardware by building a system out of many individual modules, each with limited functionality, but with the ability to rearrange themselves to modify the shape and structure of the overall robotic system and meet whatever challenges are faced. Various hardware systems have been constructed for reconfigurable robots, and algorithms for them produce a wide variety of modes of locomotion. However, the task of efficiently controlling these complex systems -- possibly with thousands or millions of modules comprising a single robot -- is still not fully solved even after years of prior work on the topic.

In this thesis, we investigate the topic of theoretical control algorithms for lattice-style self-reconfigurable robots. These robots are composed of modules attached to each other in discrete lattice locations and only move by transitioning from one lattice location to another adjacent location. In our work, given the physical limitations of modules in a robot, we show a lower bound for the time to reconfiguration that robot. That is...

A Demonstration in communication and task completion between two autonomous robots

Renzi, Adam
Fonte: Rochester Instituto de Tecnologia Publicador: Rochester Instituto de Tecnologia
Tipo: Tese de Doutorado
EN_US
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The world of robotics is rapidly changing. No more are the days of robotics classes being taught that focus merely on highly industrial, automation robots. Today's robotics is focusing more and more on microcontrollers and their implementation into everyday life. Miniature robotics and how it is implemented to make common tasks easier is becoming the focus of many robotics classes across the world. Microcontrollers allow users to control several inputs and outputs to complete somewhat difficult tasks. In today's society, one might find a microcontroller in anything from a computer to the average household toaster. As time has passed, microcontrollers have become more powerful with an increased ability to control more and more inputs and outputs. In many industries, pipe inspection is critical to success. Leaks and cracks in pipes and tubes can lead to multisystem failure. Sometimes the pipes can be impossible to inspect with the human eye due to their length and location. Rather than use an umbilical corded system that would require many feet or miles of cable, it is highly desirable to create a wireless system to complete the task of pipe inspection and repair. The purpose of this project is to utilize microcontrollers to control two robots to complete the following tasks: Locate a hole in a random length of piping. Communicate the hole position between the two robots. Simulate the sealing process of the hole. Through the completion of the above-mentioned goals...

Regional target surveillance with cooperative robots using APFs

LaRocque, Jessica
Fonte: Rochester Instituto de Tecnologia Publicador: Rochester Instituto de Tecnologia
Tipo: Tese de Doutorado
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35.73%
Target surveillance in a bounded environment has been a growing focus in the past few years, particularly with recent world events prompting the need for environmental monitoring using automated surveillance. Scenarios exist where the goal is to be able to track targets within a certain distance and yet maintain a proper distribution of the surveillance units to provide field coverage. Previous works in this area using mobile robots as the surveillance units have made assumptions of a global awareness capability provided by a central controller. Artificial Potential Fields (APFs) have been used in cooperative robots and swarm research for applications such as threat containment and related formation control without as much focus on the surveillance tasks. This thesis aims to extend the use of APFs to the concept of Regional Target Surveillance in a distributed algorithm among cooperative robots, with the utilization of Voronoi cells to aid in coverage control. This investigation proposes a system to utilize only the necessary number of robots with local awareness capability. Each of these robots integrates the use of a centroid force and a target force to provide a balanced coverage and target tracking performance. This is accomplished by implicitly defining three circular regions of responsibility for each robot...

Potential field based approach for multi-threat containment with cooperative robots

Mehendale, Bhushan
Fonte: Rochester Instituto de Tecnologia Publicador: Rochester Instituto de Tecnologia
Tipo: Tese de Doutorado Formato: 2164922 bytes; application/pdf
EN_US
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35.73%
Target or threat containment is a process where a team of robots forms a particular formation around a target so that it gets engulfed in it. The robots under consideration run decentralized Swarm-Algorithms that make them cooperate with each other using their local sensing capabilities. Previous work in this area has dealt with robot formations and single threat containment where the target is either fixed or dynamic. In either case the same targets exist throughout the containment process. The challenge is to use such collaborative robots to contain multiple targets that appear at random times, and expire after some time. In order to accommodate multiple threats, an algorithm named MUltiple Threat Containment Algorithm (MUTCA), was proposed and analyzed in this work. Upon sensing threat occurrences, the robots split up and attempt to surround all threats with a circular formation. MUTCA is based on Quadratic Artificial Potential Functions (QAPF). Multiple QAPFs are carefully designed to allow robots to surround the threats evenly and to avoid collisions. Using MUTCA, each robot periodically and independently calculates the sum of forces acting at their location in order to decide its movements. This work investigates the capabilities and limitations of autonomous robots utilizing MUTCA via simulation using MAHESHDAS - a simulator developed to simulate autonomous robots. Application specific success rates were examined for robot sensor capabilities and parameters used by QAPF. Though working well for the tested scenarios...