Industrial 02

Inteligncia Artificial Aplicada a Robs Reais

Prof. Dr. Eduardo SimesInstituto de Cincias Matemticas e de Computao USP

Cpias das Transparncias:

http://www.icmc.usp.br/~simoes/seminars/semi.html

email: [email protected]

Quem acreditaria em uma Formiga em teoria?

S. J. Gould, 1950

Como se projeta uma Girafa?

O que Vida Artificial?

...

Pensamento:

Sumrio

1- Computao Evolutiva1.1 Conceito1.2 Inspirao na Natureza1.3 Redes Neurais Artificiais

2- Aplicaes da Computao Evolutiva na Robtica2.1 Robtica Evolutiva2.2 Implementao2.3 Experimentos2.4 Predao

3- Futebol de Robs

4- Concluses

1- Computao Evolutiva

g Sistemas de Computao Tradicionais:

Tentar exaustivamente todas as possveis solues e escolher a mais adequada

ProblemaUniverso de

PossveisSolues

1.1- Computao Evolutiva: Conceito

g Algoritmos Genticos

Teste de um critrio definidoe interrompimento do processoquando uma soluo aceitvel produzida.

1.1- Computao Evolutiva

Problema 1o Grupo deSolues

Universo depossveisSolues

Problema 2o Grupo deSolues

Combinaodas melhores

Solues

g Computao Evolutiva:

Uma Seleo Natural artificial dos mais adequados agentes ou solues

g Premissa mais importante:

Especificar o que desejado do rob, sem definir como ele deve fazer para obter esse comportamento

1.2- Computao Evolutiva: Conceito

g Redes Neurais Artificiais (crebro dos Robs):

ooo

1.3- Redes Neurais Artificiais

1.3- Redes Neurais Artificiais

ooo

ooo

ooo

Controlador

Sen

sore

s

Motor1

Motor2

Rede Neural Arquitetura do Rob

g Generalizao Aprendizado por Tutor Processa inf. ruidosa

2- Aplicaes da Computao Evolutiva na Robtica

2.1- Robtica Evolutiva

Estao de Trabalho Estao de Reproduo

Testar a habilidade de Executar a tarefa

Seleo dos Parceiros-- Canto de acasalamento

Troca de Cromossomos

Reconfigurao dos Robs

Processo Evolucionrio:


Circuito de Controle

g Configurao da Rede Neural

Morfologia

g Velocidade de movimento

g Seleo dos Sensores

Material Gentico Memria


2.2- Implementao

SensoresMdulo

dosSensores

RedeNeural

Mdulodos

MotoresMotores

Configuraoda Rede Neural

("Instinto")

Posio eAlcance dos

Sensores

Velocidade eManobras

g Arquitetura do Rob

2.3- Experimentos

2.3- Experimentos

g Objetivo: Navegao sem Colises

Robs

Simples Complexo

Simple Environment

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1 21 41 61 81 101

Generations

Fitn

ess

Complex Environment

0

50

100

150

200

250

300

350

1 21 41 61 81 101

Generations

Fitn

ess

g 120 Geraes: (1 min.)g Pontuao do Melhor Rob

Mdia da Populao

2.3- Experimentos

Simple Environment

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1 21 41 61 81 101

Generations

Fitn

ess

Complex Environment

0

50

100

150

200

250

300

350

1 21 41 61 81 101

Generations

Fitn

ess

Espcie 1 Um sensor frontalEspcie 2 Dois sensores, um frontal e outro lateralEspcie 3 Trs sensores, um frontal e dois laterais

2.3- Experimentos

M ut a t io n R a t e = 0 . 0 %

4180

4200

4220

4240

4260

4280

4300

1 21 41 61 81 101 121 141 161 181 201 221 241 261 281 301S imula t e d G e ne ra t io ns

F i t ne s s

PredationNoPredation

2.4- Predao

3- Futebol de Robs

g Sistema Inteligente de Futebol de Robsg 3 Mdulos Principais:

Sistema de Viso Sistema Inteligente de estratgia de jogo Projeto dos Robs Autnomos

g Infra-estrutura: Campo Rdio-modem Iluminao Cmera de Vdeo

3.- Futebol de Robs: Sistema

Reconhecimento de cores Detectar a posio da bola e de cada rob Tabela com as coordenadas da bola e dos robs

3.2- Futebol de Robs: Viso

g Objetivo: Analisar a Situao Atual Planejar a estratgia de jogo Controlar cada rob do time

g Diferentes Abordagens: Sistema de Deciso Baseado em Regras Sistema de Deciso Baseado em Regras com

aprendizado por reforo Sistema Evolutivo Sistema de Agentes Autnomos distribudos Rede Neural Artificial com treinamento por exemplos

3.2- Futebol de Robs: Estratgia de Jogo

g Fase 1: Viso Global e Inteligncia Centralizado


5 Robs e Campo

Sistema de Viso

Sistema Inteligente deEstratgia de Jogo

RdioModem Computador

Servidor

Imagem do Campo de Futebol

g Fase 2: Viso Global e Inteligncia Distribuda


5 Robs e Campo

Sistema de Viso

RdioModem Computador

Servidor

Imagem do Campo de Futebol

Sistema Inteligente de Estratgia de JogoDistribudo nos Robs

g Fase 3: Viso e Inteligncia Distribuda


5 Robs e Campo

Sistema de Viso eSistema Inteligente de Estratgia de Jogo

Distribudo nos Robs

3.3- Futebol de Robs: RoboCup

g By the year 2050, develop a team of fullyautonomous humanoid robots that can winagainst the human world soccer championteam. www.robocup.org

g RoboCup Soccer Small Robot League (f-180) Middle Size Robot League (f-2000) Sony Legged Robot League Humanoid League

g RoboCup Rescueg RoboCup Junior


g Small Robot League (f-180) Campo:

g 2,9m x 2,4m (cercado por muros);g superfcie verde, plana e dura (qualquer textura);g marcaes brancas da rea, crculo central, etc.

Bola de golfe laranja. Jogadores:

g mnimo 1; mximo 5;g robs claramente numerados;g goleiro designado antes da partida;g substituies ilimitadas.


g Small Robot League (...continuao) Interveno humana somente para pnaltis,

escanteios, etc; Robs:

g at o tamanho de um cilindro de 180mm dimetro;g identificao do time: amarelo ou azul (crculo 40mm);g identificao individual com outras cores;g 2 tempos de 10 minutos cada;

Comunicao sem fio com computadores. Viso global externa local. Permitido o uso de mecanismos de chute. 80% da bola sempre deve estar livre;


g Small Robot League (...continuao)

3.3- Futebol de Robs: Estilo do Campo

3.4- Futebol de Robs: FIRA

g Federation of International Robot-soccerAssociation: www.fira.net

g The main objective of FIRA is to take thespirit of science and technology to the laymenand the younger generation.

g Categorias: MiroSot; NaroSot; HuroSot; KheperaSot; SimuroSot.

3.4- Futebol de Robs: FIRA MiroSot

g Micro Robot World Cup Soccer Tournament times de 3 robs; 1 computador por time; tamanho dos robs: cubos de 7,5cm; Small League:

g campo: 150cm x 130cm;g gol de 40cm;g bola de golfe laranja.g 2 tempos de 5 minutos cada;g viso global permitida.

Middle League:g campo: 220cm x 180cm;

3.4- Futebol de Robs: FIRA MiroSot

g Campeonato da FIRA em 2002 na categoria MiroSot

3.5- Futebol de Robs: CBF-R

g Comisso Brasileira de Futebol de Robs A partir de Setembro de 2002 Reunir a comunidade no Brasil Lista de Discusso:

g [email protected] http://pet.inf.ufrgs.br/cbfrg realizar troca de idias;g organizar campeonato nacional;g discutir as regras;

Adeso da comunidade da maior importncia!!!

3.5- Futebol de Robs: CBF-R

g Campeonato Nacional http://ewh.ieee.org/reg/9/robotica/2ndRobotContest/ 1a edio do Campeonato Nacional da CBF-R no IEEE

LATIN AMERICAN CONTEST FOR ROBOTICSg A ser realizado em Bauru, de 17 a 19 de setembro, junto ao VI

Simpsio Brasileiro de Automao Inteligente;g 1. Beginners Lego Competitiong 2. Advanced Competitiong 3. Robot Soccer 1 (close to MIROSOT league from FIRA)g 4. Robot Soccer 2 (close to F-180 league from Robocup)g 5. Robot Soccer Simulation (Simulation League Robocup)

4- Concluso

g A Computao Evolutiva pode contribuir muito com a Robtica Evoluo Contnua X Busca de Soluo Produz solues aceitveis para problemas de

navegao e desvio de obstculos Possibilita auto-programao de sistemas complexos Construo de 40 robs mveis autnomos Construo de dois times de futebol contendo 5 robs Grupo de Estudos Avanados em Robtica GEAR

http://www.gear.icmc.usp.br

http://www.icmc.usp.br/~simoes/seminars

email: [email protected]

FIM

Cpia das transparncias e referncias bibliogrficas podem ser obtidas no site:

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