III WVC 2007 - Iris.sel.eesc.sc.usp.br - USP

WVC'2007 - III Workshop de Visão Computacional, 22 a 24 de Outubro de 2007, São José do Rio Preto, SP.Como visto na Figura 3, o robô móvel do LACEpossui um Módulo de Visão Omnidirecional, trabalhandoem conjunto com um Módulo de Planejamento eDefinição de Rotas e um Módulo de Controle Fuzzy, osquais atuam sobre uma camada de acionamento e controle(Módulos de Acionamento e Controle Microprocessados)proporcionando uma estrutura para sua movimentaçãocontrolada.Baseado neste cenário, contempla-se a seguinteestratégia de controle via Rede de comunicação de dados:Para a implementação do sistema de controle do robô,utilizando o Barramento CAN, os nós da rede apresentamcaracterísticas específicas, baseadas nas funções quedeverão desempenhar: Nó Controlador de Velocidade deMotores DC; Nó Controlador de Posição Angular dasrodas de direção; Dois Nós de Aquisição de Dados deSensores (de Infravermelho e de Ultra-som); Nó deInterface que realiza o reconhecimento dos marcos e NóGerenciador de Comunicação.O chassi do robô móvel é composto por rodas detração e de direção, com controles independentes. Suavelocidade máxima é de 30cm/s. O robô também estáequipado com sensores de ultra-som para a medida dedistâncias e sensores ópticos reflexivos tipo barreira, paraa detecção de obstáculos.O robô possui um Computador de Bordo (PC PentiumIII, com Sistema Operacional LINUX). Os Módulos deVisão Omnidirecional, Fuzzy e de Geração de Rotas estãoimplementados neste computador.Pode-se ver uma imagem coletada pelo sistema devisão na Figura 4. Esta imagem é binarizada pelo sistemae uma parte dela, onde pode existir um marco delocalização, é enviada para a rede de barramento para aidentificação deste marco.Figura 4 - Imagem do sistema de visão omnidirecionalNo Barramento CAN, um comando recebido via portaserial é derivado em mensagens CAN endereçadas aosnós correspondentes para que realizem as funções decontrole necessárias para o deslocamento controlado dorobô, bem como para a identificação de marcos delocalização.3.1. Algoritmos de ControleDistribuídos nos nós da rede de modo a aproveitar oprocessamento de todos os controladores de maneirahomogênea, os algoritmos implementados envolvem:• um algoritmo para o controle de Velocidade dosMotores DC presentes no chassi (motores de tração),baseado em PWM (Pulse Width Modulation);• um algoritmo para o controle de Posição, em malhafechada, das rodas de direção do veículo, baseado naleitura de um sensor de posição e utilizando umaestratégia de controle PID;• um algoritmo para a leitura dos sensores presentesno robô e tratamento das informações lidas;• algoritmos necessários para a implementação dasfunções do Módulo Gerenciador de Comunicação;• algoritmos para a Navegação do Robô, baseado nacomposição dos algoritmos anteriores e emcomandos recebidos via PC, envolvendo diversasformas de operação (robô autônomo, robôteleoperado e AGV);• algoritmos para o cálculo de Invariantes para oreconhecimento de marcos;• um algoritmo para o reconhecimento de marcos,através dos valores dos Invariantes calculados poroutros nós.Com o uso dos Nós CAN e de seus respectivosalgoritmos, implementa-se a operação do robô, de formaintegrada, de maneira a possibilitar sua operação comorobô autônomo (percorre o ambiente evitando obstáculosaté receber um comando de parada), robô teleoperado(responde a comandos de um operador remoto, cuidandopara manter sua integridade e a do ambiente onde selocomove) ou como um AGV (recebe uma posição metacomo entrada e a busca de forma autônoma, parandosomente ao alcançá-la).Este modelo para o controle do robô móvel contemplauma arquitetura híbrida que possui um nó da rede comodispositivo controlador e há a possibilidade dos demaisnós se comunicarem entre si quando necessário, além detrabalharem paralelamente com o objetivo de identificarmarcos de localização.Destaca-se na Figura 5 o diagrama de blocosrepresentando a comunicação da rede no intervalo detempo dedicado ao processamento para identificação deum marco de localização.Ainda na Figura 5, é visto que o nó da rederesponsável pela comunicação com o sistemaimplementado no PC, embarcado no robô móvel, recebe aimagem através de uma porta serial. São realizados entãoos seguintes passos:Passo 1: O nó Mestre particiona a imagem emconjuntos de até 8 bytes e os envia em mensagens que sãorecebidas em regime multicast por três nós da rede,responsáveis pelo cálculo dos invariantes 1, 5 e 6.Passos 2, 3 e 4: São realizados de maneira paralela.Os nós A, B e C encontram os valores dos invariantes 1, 5e 6, respectivamente, e os enviam ao nó responsável pordeterminar o marco.Passo 5: OnóD compara os valores dos invariantesrecebidos com os valores que possui armazenados eidentifica a figura representativa do marco de localização,304