3 research outputs found

    Distributed active traction control system applied to the RoboCup middle size league

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    This work addresses the problem of traction control in mobile wheeled robots in the particular case of the RoboCup Middle Size League (MSL). The slip control problem is formulated using simple friction models for ISePorto Team robots with a differential wheel configuration. Traction was also characterized experimentally in the MSL scenario for relevant game events. This work proposes a hierarchical traction control architecture which relies in local slip detection and control at each wheel, with relevant information being relayed to a higher level responsible for global robot motion control. A dedicated one axis control embedded hardware subsystem allowing complex local control, high frequency current sensing and odometric information procession was developed. This local axis control board is integrated in a distributed system using CAN bus communications. The slipping observer was implemented in the axis control hardware nodes integrated in the ISePorto robots and was used to control and detect loss of for traction. %and to detect the ball in the kicking device. An external vision system was used to perform a qualitative analysis of the slip detection and observer performance results are presented

    Object detection in robotics using morphological information

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    Mestrado em Engenharia Electrónica e TelecomunicaçõesUma das componentes mais importantes em sistemas de processamento de imagem é a detecção de objectos de interesse. Contudo, a detecção de objectos é um desafio. Dada uma imagem arbitrária e assumindo que se está interessado em localizar um determinado objecto, o grande objectivo da detecção de objectos passa por determinar se existe ou não qualquer objecto de interesse. Esta tese encontra-se inserida no domínio do RoboCup e foca o desenvolvimento de algoritmos para a detecção de bolas oficiais da FIFA, um objecto importante no futebol robótico. Para atingir o objectivo principal, foram desenvolvidos três algoritmos para detectar bolas de futebol com cores arbitrárias, usando informação morfológica obtida através do detector de cortornos Canny e da tranformada de Hough. Em primeiro lugar, foi desenvolvida uma abordagem onde se implementou um algoritmo específico usando a transformada de Hough circular. Em segundo lugar, foi implementado um algoritmo que utiliza uma função da biblioteca OpenCV dedicada à procura de círculos em imagens. Finalmente, os dois primeiros algoritmos foram agrupados para criar uma nova abordagem, na qual ambos os algoritmos são usados. São apresentados resultados experimentais que mostram que os algoritmos desenvolvidos são precisos, sendo capazes de realizar a detecção da bola de forma confiável em situações de tempo-real. ABSTRACT: One of the most important steps in image processing systems is the detection of objects of interest. However, object detection is a challenging task. Given an arbitrary image and assuming that we are interested in locating a particular object, the goal of object detection is to determine whether or not there is any object of interest. This thesis is inserted in the RoboCup domain and is focused on the development of algorithms for the detection of arbitrary FIFA balls, an important object for soccer robots. To achieve the main objective, we developed three algorithms to detect arbitrary soccer balls using morphological information given by the Canny edge detector and the Hough Transform. First, it was developed an approach where we implemented a specific algorithm using the circular Hough Transform, applied after the segmentation of the acquired image. Secondly, it was implemented an algorithm that uses a function of the OpenCV library dedicated to the search of circles in images. Finally, the two first algorithms were joined to create a new approach in which both of the algorithms are used. Experimental results are presented, showing that the developed algorithms are accurate, being capable of reliable ball detection in real-time situations

    Arquitectura para coordenação em tempo-real de múltiplas unidades móveis autónomas

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    Doutoramento em Engenharia ElectrotécnicaInterest on using teams of mobile robots has been growing, due to their potential to cooperate for diverse purposes, such as rescue, de-mining, surveillance or even games such as robotic soccer. These applications require a real-time middleware and wireless communication protocol that can support an efficient and timely fusion of the perception data from different robots as well as the development of coordinated behaviours. Coordinating several autonomous robots towards achieving a common goal is currently a topic of high interest, which can be found in many application domains. Despite these different application domains, the technical problem of building an infrastructure to support the integration of the distributed perception and subsequent coordinated action is similar. This problem becomes tougher with stronger system dynamics, e.g., when the robots move faster or interact with fast objects, leading to tighter real-time constraints. This thesis work addressed computing architectures and wireless communication protocols to support efficient information sharing and coordination strategies taking into account the real-time nature of robot activities. The thesis makes two main claims. Firstly, we claim that despite the use of a wireless communication protocol that includes arbitration mechanisms, the self-organization of the team communications in a dynamic round that also accounts for variable team membership, effectively reduces collisions within the team, independently of its current composition, significantly improving the quality of the communications. We will validate this claim in terms of packet losses and communication latency. We show how such self-organization of the communications can be achieved in an efficient way with the Reconfigurable and Adaptive TDMA protocol. Secondly, we claim that the development of distributed perception, cooperation and coordinated action for teams of mobile robots can be simplified by using a shared memory middleware that replicates in each cooperating robot all necessary remote data, the Real-Time Database (RTDB) middleware. These remote data copies, which are updated in the background by the selforganizing communications protocol, are extended with age information automatically computed by the middleware and are locally accessible through fast primitives. We validate our claim showing a parsimonious use of the communication medium, improved timing information with respect to the shared data and the simplicity of use and effectiveness of the proposed middleware shown in several use cases, reinforced with a reasonable impact in the Middle Size League of RoboCup.O interesse na utilização de equipas multi-robô tem vindo a crescer, devido ao seu potencial para cooperarem na resolução de vários problemas, tais como salvamento, desminagem, vigilância e até futebol robótico. Estas aplicações requerem uma infraestrutura de comunicação sem fios, em tempo real, suportando a fusão eficiente e atempada dos dados sensoriais de diferentes robôs bem como o desenvolvimento de comportamentos coordenados. A coordenação de vários robôs autónomos com vista a um dado objectivo é actualmente um tópico que suscita grande interesse, e que pode ser encontrado em muitos domínios de aplicação. Apesar das diferenças entre domínios de aplicação, o problema técnico de construir uma infraestrutura para suportar a integração da percepção distribuída e das acções coordenadas é similar. O problema torna-se mais difícil à medida que o dinamismo dos robôs se acentua, por exemplo, no caso de se moverem mais rápido, ou de interagirem com objectos que se movimentam rapidamente, dando origem a restrições de tempo-real mais apertadas. Este trabalho centrou-se no desenvolvimento de arquitecturas computacionais e protocolos de comunicação sem fios para suporte à partilha de informação e à realização de acções coordenadas, levando em consideração as restrições de tempo-real. A tese apresenta duas afirmações principais. Em primeiro lugar, apesar do uso de um protocolo de comunicação sem fios que inclui mecanismos de arbitragem, a auto-organização das comunicações reduz as colisões na equipa, independentemente da sua composição em cada momento. Esta afirmação é validada em termos de perda de pacotes e latência da comunicação. Mostra-se também como a auto-organização das comunicações pode ser atingida através da utilização de um protocolo TDMA reconfigurável e adaptável sem sincronização de relógio. A segunda afirmação propõe a utilização de um sistema de memória partilhada, com replicação nos diferentes robôs, para suportar o desenvolvimento de mecanismos de percepção distribuída, fusão sensorial, cooperação e coordenação numa equipa de robôs. O sistema concreto que foi desenvolvido é designado como Base de Dados de Tempo Real (RTDB). Os dados remotos, que são actualizados de forma transparente pelo sistema de comunicações auto-organizado, são estendidos com a respectiva idade e são disponibilizados localmente a cada robô através de primitivas de acesso eficientes. A RTDB facilita a utilização parcimoniosa da rede e bem como a manutenção de informação temporal rigorosa. A simplicidade da integração da RTDB para diferentes aplicações permitiu a sua efectiva utilização em diferentes projectos, nomeadamente no âmbito do RoboCup
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