UNISINOS
- Universidade do Vale do Rio dos Sinos
Centro de Ciências Exatas
e Tecnológicas - C6
Mestrado
em Computação Aplicada (PIPCA) - Curso
de Informática
Grupo
de Inteligência Artificial (GIA)
Prof. Dr. Fernando
Santos Osório
UNISINOS
- Universidade do Vale do Rio dos Sinos
Centro de Ciências Exatas
e Tecnológicas - C6
Mestrado
em Computação Aplicada (PIPCA) - Curso
de Informática
Grupo
de Inteligência Artificial (GIA)
Prof. Dr. Fernando
Santos Osório
Nro. do Projeto: 37.00.002/01-0
Início do Projeto:
Março 2001
O problema abordado neste projeto será o estudo e implementação de sistemas de controle híbrido inteligente de robôs móveis autônomos. O objeto central de nossos estudos e pesquisas é a robótica autônoma, ou seja, o desenvolvimento de sistemas capazes de se deslocar e interagir com o ambiente em que estão inseridos, operando de forma autônoma. Os robôs móveis autônomos possuem atualmente uma posição de destaque junto a Inteligência Artificial (I.A.), possibilitando uma melhor compreensão da inteligência humana e dos comportamentos considerados inteligentes. O estudo destes sistemas permite que se recrie comportamentos humanos complexos implementados através de processos automatizados, processos estes que englobam a execução de tarefas de alto e baixo nível (com um alto/baixo grau “inteligência”), tais como: percepção sensorial, controle motor, interação com o meio (evitar colisões), memória, representação espacial, planejamento de tarefas (trajetórias, objetivos), aprendizado e adaptação ao meio. Nossa abordagem consiste em usar de técnicas de I.A. centradas no aprendizado de máquinas (machine learning) e no uso de técnicas de integração de métodos simbólicos com métodos sub-simbólicos (projeto HMLT) como formas de implementar com sucesso as tarefas acima descritas. Desenvolveremos simuladores e/ou usaremos robôs reais, de modo a tornar os robôs móveis mais “inteligentes” e “autônomos”. A autonomia dos robôs é justamente o elemento que irá exigir o desenvolvimento de algoritmos e técnicas sofisticadas de I.A. que permitam que os robôs executem suas tarefas com o mínimo de interferência humana.
Os sistemas de robótica autônoma que desenvolveremos tem inúmeras aplicações junto a sociedade: auxílio à deficientes, condução de veículos, monitoramento e segurança de ambientes, exploração de ambientes hostis, etc. Este projeto também será muito útil aos cursos de graduação e de mestrado em Informática (linha de pesquisa em I.A.) da Unisinos onde existem disciplinas diretamente beneficiadas pelos estudos e ferramentas desenvolvidos: Controle e Robótica Inteligente, Sistemas Adaptativos Inteligentes, Redes Neurais e Inteligência Artificial.
Objetivos específicos:
Este projeto tem por objetivo principal o estudo de técnicas inteligentes de controle de robôs móveis autônomos, onde iremos pesquisar maneiras de integrar conhecimentos de alto nível (regras, mapas espaciais, etc) e conhecimentos de baixo nível (mapas sensoriais, percepção do ambiente) visando capacitar estes sistemas de uma maior autonomia e robustez. A fim de atingir nossos objetivos, iremos trabalhar na implementação de simuladores de robótica móvel autônoma, e também se possível realizaremos experiências práticas com robôs reais. As experiências com os robôs simulados e reais servirão para nos dar um retorno sobre os sistemas de controle implementados.
A técnicas de integração de conhecimentos de alto e baixo nível a serem empregadas são derivadas de projetos e trabalhos anteriores de pesquisa [Osorio 98, Farlei 99]. Utilizaremos métodos adaptativos para adquirir e melhorar os conhecimentos do sistema robótico em relação ao ambiente em que ele está inserido. Os métodos de aprendizado que usaremos são baseados em redes neurais artificiais (inserção e extração de regras), bem como na manipulação de regras fuzzy e no mapeamento de dados espaciais em sensoriais e vice-versa. Estas técnicas tem demonstrado resultados satisfatórios, onde pretendemos aprofundar nossas experiências a fim de criar um modelo de controle robótico verdadeiramente autônomo. Nosso meta é desenvolver um sistema que seja capaz de partir de uma posição inicial e se dirigir a uma posição especificada de modo autônomo, por exemplo, acreditamos poder criar um sistema capaz de se locomover de uma sala a outra dentro da Unisinos, planejando a sua trajetória por conta própria e evitando os possíveis obstáculos encontrados no caminho. Além disto, vamos trabalhar também com sistemas de controle de veículos autônomos em tarefas de estacionamento.
Breve descrição do projeto do ponto de vista prático:
Os principais resultados esperados são:
- Implementação de simuladores de robôs móveis autônomos: pretendemos desenvolver 3 simuladores tornando-os mais adequados para a realização de experiências de controle inteligente (aprendizado e controle reativo). Os simuladores são: simulador do Khepera desenvolvido originalmente no Inria de Sophia-Antipolis por Olivier Mitchell, simulador para robôs indoors desenvolvido por Farlei Heinen, e simulador de estacionamento de carros desenvolvido também por Farlei Heinen;
- Desenvolvimento e teste de sistemas de controle robótico, capazes de realizar as tarefas que lhe são atribuídas de modo autônomo, com o mínimo de interferência humana, e também com capacidade de se adaptar ao meio em que estão inseridos (evitando e contornando obstáculos);
- Desenvolvimento e aperfeiçoamento de algoritmos de aprendizado aplicados a robótica autônoma;
- Desenvolvimento e aperfeiçoamento de técnicas de integração de conhecimentos em sistemas híbridos aplicados a robótica autônoma;
- Realização de experiências práticas com robôs em tarefas típicas de deslocamento de um ponto a outro em modo autônomo (transporte de materiais, com possível extensão para auxílio a deficientes);
- Demonstração pública de resultados práticos obtidos usando robôs reais;
- Realização de estudos sobre a viabilidade de se desenvolver um robô em cooperação com outros cursos da Unisinos;
- Publicação dos resultados alcançados em revistas e/ou eventos especializados, tais como: SBIA (Simpósio Brasileiro de Inteligência Artificial), SBRN (Simpósio Brasileiro de Redes Neurais), ENIA (Encontro Nacional de Inteligência Artificial), CBRN (Congresso Brasileiro de Redes Neurais), IROS (International Conference on Intelligent Robots and Systems), Revista Scientia / Unisinos, Revistas internacionais como “Robotics and Autonomous Systems Journal” da Elsevier Press;
Além dos resultados
diretos, como o fortalecimento das disciplinas correlacionadas com a Inteligência
Artificial, esperamos também que o projeto sirva de estímulo
ao desenvolvimento de novos trabalhos na área por parte de bolsistas
e alunos que façam trabalhos de conclusão sobre este tema
(esperando poder despertar neles o interesse em prosseguir seus estudos
no mestrado, como foi o caso do Farlei
Heinen).
Colaboradores do Projeto COHBRA
Publicações relacionadas ao Projeto COHBRA
Robótica:
Ferramentas: Hardware - Software / Simuladores
Hardware
