Skip navigation
Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/52045

Comparte esta pagina

Registro completo de metadatos
Campo DC Valor Lengua/Idioma
dc.contributor.advisorBARROS, Edna Natividade da Silva-
dc.contributor.authorMELO, João Guilherme Oliveira Carvalho de-
dc.date.accessioned2023-08-23T17:49:22Z-
dc.date.available2023-08-23T17:49:22Z-
dc.date.issued2023-08-07-
dc.identifier.citationMELO, João Guilherme Oliveira Carvalho de. Onboard perception and localization for resource-constrained dynamic environments: a RoboCup small size League Case Study. 2023. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/52045-
dc.description.abstractSelf-localization consists of estimating a robot’s position and orientation (pose) regarding its operating environment and is a fundamental skill in autonomous mobile robot navigation. Monte Carlo Localization (MCL) is a particle filter-based algorithm that addresses the local- ization problem by maintaining a set of particles that represent multiple hypothesis of the current robot’s state. At each step, the particles’ are moved according to the robot’s motion and their likelihoods, also called importance weights, are estimated based on the similarities between measurements acquired by the robot and their expected values, given the particle state. Then, a resampling algorithm is applied to the distribution, generating a new set based on the current weights. MCL finds successful utilization in RoboCup robot soccer leagues for solving the self- localization problem in humanoid and standard platform competitions. At 2022, this problem was also introduced in the RoboCup Small Size League (SSL) within the Vision Blackout Technical Challenge, which restricts teams to use onboard sensing and processing only for executing basic soccer tasks, instead of the typical SSL approach that uses an external camera for sensing the environment, but no solutions were proposed for self-localization so far. There- fore, this work presents an integrated pipeline for solving the SSL self-localization problem while also detecting the environment’s dynamic objects, using onboard monocular vision and inertial odometry data. We enhance the MCL using insights from implementations of other RoboCup leagues, im- proving the algorithm’s robustness regarding imprecise measurements and motion estimations. Also, we increase the algorithm’s processing speed by adapting the number of particles in the set according to the confidence of the current distribution, also called Adaptive MCL (AMCL). For that, we propose a novel approach for measuring the quality of the current distribution, based on applying the observation model to the resulting particle of the algorithm. The ap- proach was able to drastically increase the system’s computation speed, while also maintaining the capability to track the robot’s pose, and the confidence measure may be useful for making decisions and performing movements based on the current localization confidence.pt_BR
dc.language.isoengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pernambucopt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectEngenharia da computaçãopt_BR
dc.subjectRobôs móveis autônomospt_BR
dc.subjectAuto-localizaçãopt_BR
dc.subjectMonte Carlo Localizationpt_BR
dc.subjectRoboCuppt_BR
dc.titleOnboard perception and localization for resource-constrained dynamic environments : a RoboCup small size League Case Studypt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6345884604216720pt_BR
dc.publisher.initialsUFPEpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.degree.levelmestradopt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6291354144339437pt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pos Graduacao em Ciencia da Computacaopt_BR
dc.description.abstractxAuto-localização é uma habilidade fundamental no campo de robôs móveis autônomos e consiste em estimar a posição e orientação de um robô em relação ao seu ambiente de oper- ação. Localização de Monte Carlo (em inglês Monte Carlo Localization - MCL) é um algoritmo baseado em filtros de partículas, abordando o problema de localização através de um conjunto de partículas que representam múltiplas hipóteses do estado atual do robô. Em cada iteração, as partículas são movimentadas de acordo com os deslocamentos realizados pelo robô e suas verossimilhanças são estimadas com base nas similaridades entre medidas adquiridas pelo robô e seus valores esperados, dados os estados das partículas. Em seguida, um novo conjunto de partículas é gerado com base nos pesos atuais através de algoritmos de reamostragem e o processo é reiniciado. MCL é utilizado com sucesso em diversas ligas de futebol de robôs da RoboCup para resolver o problema de localização, especialmente em competições de robôs hu- manóides e de plataformas padronizadas. Em 2022, este problema foi introduzido na categoria Small Size League (SSL) através do desafio técnico chamado Vision Blackout, que restringe os times a utilizarem apenas técnicas de sensoriamento e processamento embarcados para ex- ecutar tarefas do futebol de robôs. Assim, este trabalho apresenta uma solução integrada para resolver o problema de auto-localização no contexto de SSL enquanto, conjuntamente, detecta objetos dinâmicos do ambiente, utilizando informações adquiridas por uma câmera monocu- lar e odometria inercial embarcados. Nós aprimoramos o algoritmo de MCL utilizando idéias de implementações propostas por outras pesquisas realizadas em outras ligas da RoboCup, garantindo mais robustez à imprecisões em medidas e estimativas de odometria. Ademais, nós aceleramos a velocidade de processamento do algoritmo adaptando o número de partículas utilizadas de acordo com a confiança atual da distribuição, método também chamado de MCL adaptativo. Para isto, propomos uma nova abordagem para medir a qualidade da distribuição atual, baseada em aplicar o modelo de observação ao estado resultante do algoritmo de lo- calização. A abordagem foi capaz de aumentar drasticamente a velocidade de processamento do sistema, sem perder sua capacidade de rastrear a localização do robô, e a nova métrica de confiança também pode ser aproveitada para tomar decisões e realizar movimentos que favoreçam a convergência do algoritmo de localização.pt_BR
Aparece en las colecciones: Dissertações de Mestrado - Ciência da Computação

Ficheros en este ítem:
Fichero Descripción Tamaño Formato  
DISSERTAÇÃO João Guilherme Oliveira Carvalho de Melo.pdf1,15 MBAdobe PDFVista previa
Visualizar/Abrir


Este ítem está protegido por copyright original



Este ítem está sujeto a una licencia Creative Commons Licencia Creative Commons Creative Commons