Simulador 3D multi-plataforma para competições robóticas

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Electrónica Industrial e ComputadoresCom a evolução da tecnologia de computação, foi possível oferecer aos desenvolvedores e investigadores de diversas áreas, como a informática, a robótica, as micro e nano tecnologias, medicina ou aviação, melhores e mais poderosas ferramentas de trabalho e treino, que promoveram mais avanços tecnológicos e qualidade no desempenho das suas tarefas. Abrangendo muitas áreas de aplicação, os simuladores mostram-se umas das ferramentas mais inovadoras e importantes, encontrando-se em constante desenvolvimento. Esta dissertação tem como objetivo desenvolver um simulador, utilizando um simulador de física externo, que possa, de forma intuitiva, melhorar a qualidade e agilizar o processo de investigação e desenvolvimento de plataformas robóticas. Estando o projeto inserido no Laboratório de Automação e Robótica (LAR), o âmbito de desenvolvimento do simulador estará alargado às várias competições nas quais o grupo participa. Irão ser criados mecanismos de simulação para as principais ligas do RoboCup tais como a RoboCup Middle-Size League, RoboCup Soccer Junior, RoboCup@Home, e do Festival Nacional de Robótica, o Robot@Factory e a Condução Autónoma. O macro-problema identificado, que se pretende solucionar neste projeto de dissertação, é o facto do processo de desenvolvimento de uma plataforma robótica ser muitas vezes atrasado e dificultado por indisponibilidade de espaços de teste, das plataformas ou de meios para realizar testes, ou a indisponibilidade de software, criando fortes entraves aos avanços nos projetos. Existe também, no caso de competições em que são enfrentadas outras equipas, a necessidade de fazer testes contra adversários, o que na realidade, pode ser bastante complicado de realizar fora das competições. O produto desenvolvido dá ao utilizador a possibilidade de interagir com os robôs da forma mais realista possível, conseguida através de manipulação dos elementos, implementação de mecanismos realistas e de visualização 3D. O objetivo sumário deste projeto foi conseguido, fornecendo ferramentas para diversos estados do desenvolvimento de várias plataformas, tanto para os casos em que dificuldades com hardware como para os casos em que se pretenda desenvolver novas camadas de software, nomeadamente inteligência artificial, e não se pretenda utilizar o robô real, agilizando o processo de desenvolvimento e teste. Criando uma ferramenta que permita melhorar o desenvolvimento dos vários projetos, espera-se que os resultados obtidos pelas diversas equipas do LAR melhorem sucessivamente, sendo este um objetivo consequente desta dissertação.The current progress on computing technology brought the oportunity to offer to developers and researchers of various domains, like informatics, robotics, nano-technology, medicine or aviation, better and more powerful tools in order to improve their skills and task performance ability. Covering almost all technology domains, the simulators present themselves as the most inovative and important tools, remaining in constant development. This thesis has as its main goal, the development of a simulator, using an external physics simulator, that can improve and expedite the investigation and development process of robotic platforms, in a intuitive manner. Being part of Laboratório de Automação e Robótica (LAR), the scope of this work will be extended to the various competitions the group enters. Simulation mechanisms will be created for RoboCup leagues, as RoboCup Middle Size League, RoboCup Soccer Junior, RoboCup@Home, and from Festival Nacional de Robótica, Robot@Factory and Condução Autónoma (autonomous driving). The issue which this project whishes to solve, is the fact that the development of robotic platforms is delayed by the unavailability of test facilities, software, working platforms or means to test them, creating barriers to project advances. Sometimes, when in a league we have two teams facing themselves, there is the need to test (before the competition) with those teams, which in reality is very hard to accomplish out of the competition events. The final product of this thesis offers the end-user the possibility to interact with the robots in the realistic way possible, achieved through manipulation of the simulation elements, realistic mechanisms and 3D visualization. The main goal of the project was achieved, sourcing tools which can solve and help the development of the platforms in different stages, when there are difficulties with the hardware or software layers, usually artificial intelligence, or in the case that the users do not want to use the real robots, expediting the development and test procedures. Creating this tool to improve the development process of the various projects, it is expected that the different LAR’s teams make faster progress, being this a consequent objective of this thesis