IEEE-RITA Vol. 2, N´ um. 2, Nov. 2007 63 Tutorial introdut´ orio para as competic ¸˜ oes de futebol rob´ otico Jos´ e A. Carvalho Gonc ¸alves, Pedro H. Portela Pinheiro, Jos´ e L. S. Magalh˜ aes Lima e Paulo J. C. Gomes da Costa Title—Introductory tutorial for robotic soccer competitions Abstract—Soccer was the original motivation for Robocup. Besides being a very popular sport worldwide, soccer brings up a set of challenges for researchers while attracting people to the event, promoting robotics among students, researchers and general public. RoboCup chose to use soccer game as a central topic of research, aiming at innovations to be applied for socially significant problems and industries. This paper describes the implementation of a system similar to the used by the teams participating in the Robocup small size league (SLL). The system, developed in Object Pascal, allows real time localization and control of an omnidirectional mobile robot. The objective of this paper is to be an introductory tutorial for Robocup soccer games, focusing in the base topics real time localization and control. Index Terms—Artificial vision, Mobile robots, Real time sys- tems. I. I NTRODUC ¸˜ AO A s competic ¸˜ oes de robots s˜ ao eventos apropriados para a experimentac ¸˜ ao, investigac ¸˜ ao e desenvolvimento em muitas ´ areas relacionadas com ciˆ encia e tecnologia [1]. Servem tamb´ em de motivac ¸˜ ao ` a investigac ¸˜ ao e ` a aprendizagem pois inspiram os alunos a abordar mat´ erias que poderiam pare- cer complexas ou desinteressantes fora do enquadramento fornecido pelo projecto. Este artigo descreve detalhadamente um sistema inspirado no que ´ e utilizado pelas equipas participantes na Small Size League (SLL) do Robocup, o qual serve de bibliografia introdut´ oria sob a forma de tutorial para os aspectos essenciais das competic ¸˜ oes do Robocup, tais como localizac ¸˜ ao e controlo em tempo real. ´ E claro que certos aspectos relativos ao desem- penho foram relaxados para permitir uma maior simplicidade no projecto e assim torn´ a-lo adequado a um trabalho did´ actico assim como permitir o uso de material (cˆ amaras, Sistema de aquisic ¸˜ ao, PC para o processamento) mais comum e barato. Esta descric ¸˜ ao permite assim duas abordagens did´ acticas potencialmente interessantes: pode ser usado como um tutorial, quase um gui˜ ao, para um aluno que queira implementar um sistema rob´ otico funcional, por outro lado pode permitir a Jos´ e Gonc ¸alves e Jos´ e Lima s˜ ao professores assistentes do departamento de Electrotecnia da Escola Superior de Tecnologia e Gest˜ ao do Instituto Polit´ ecnico de Braganc ¸a, Portugal. Email: {goncalves, jllima}@ipb.pt Pedro Pinheiro foi aluno de licenciatura de Engenharia Inform´ atica da Escola Superior de Tecnologia e Gest˜ ao do Instituto Polit´ ecnico de Braganc ¸a, Portugal, trabalha neste momento na empresa AEIOU. Email: ei9212@alunos.ipb.pt Paulo Costa ´ e professor Auxiliar do departamento de Engenharia Elec- trot´ ecnica e de computadores da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Portugal. Email: paco@fe.up.pt DOI (Digital Object Identifier) Pendiente construc ¸˜ ao de um sistema que possibilita a abordagem de diferentes ´ areas associadas ` a rob´ otica e motiva trabalhos circunscritos a essas ´ areas, por exemplo, localizac ¸˜ ao baseada em vis˜ ao, fus˜ ao sensorial, projecto de controladores, gerac ¸˜ ao de traject´ orias, navegac ¸˜ ao, etc. O sistema apresentado ´ e vers´ atil, sendo uma mais valia em v´ arias etapas de aprendizagem no dom´ ınio da rob´ otica m´ ovel. ´ E utilizado para validac ¸˜ ao de controladores e t´ acticas (moni- torizando em tempo real jogos segundo as regras do Robocup Junior), permite a validac ¸˜ ao de sistemas de localizac ¸˜ ao e navegac ¸˜ ao para ambientes estruturados (monitorizando o de- sempenho do sistema de localizac ¸˜ ao e navegac ¸˜ ao de um robot) e´ e tamb´ em utilizado em actividades de investigac ¸˜ ao (estudo de controlo e t´ ecnicas de fus˜ ao sensorial). A. Robocup junior O Robocup Junior [2] consiste na realizac ¸˜ ao de jogos de futebol entre equipas de 1 ou 2 robots, cada um deles devendo caber dentro de um cilindro com o diˆ ametro de 18 cm. A prova decorre num campo pintado com n´ ıveis de cinzento para os robots determinarem a sua orientac ¸˜ ao e posic ¸˜ ao. A bola emite radiac ¸˜ ao infravermelha o que permite aos robots determinarem a sua posic ¸˜ ao. Esta competic ¸˜ ao est´ a associada a alunos de escolas secund´ arias, os quais desenvolvem trabalhos extra-curriculares pelo gosto da aprendizagem, motivados pelo desafio e pela competic ¸˜ ao. O sistema desenvolvido permite colocando um marcador em cima de um robot monitorizar o seu desempenho, tal como descrito na secc ¸˜ ao III. Com esta ferramenta de validac ¸˜ ao podem-se comparar dados de v´ arios controladores, servindo de apoio ` a escolha do melhor controlador. Os robots desenvolvidos pelos alunos para esta competic ¸˜ ao utilizam tipicamente a tecnologia Lego Mind- storms [3], aproveitando as suas potencialidades relativas ` a prototipagem r´ apida [4] [5]. B. Localizac ¸˜ ao e navegac ¸˜ ao em ambientes estruturados Existem v´ arias competic ¸˜ oes cujo objectivo ´ e a localizac ¸˜ ao e navegac ¸˜ ao de robots m´ oveis em ambientes estruturados, tais como o Robˆ o Bombeiro do Instituto Polit´ ecnico da Guarda e o concurso Micro-Rato da Universidade de Aveiro. Como exemplo ser˜ ao apresentadas as regras do concurso Micro- Rato [6]. O concurso Micro-Rato ´ e uma competic ¸˜ ao entre pequenos robots m´ oveis e aut´ onomos, com dimens˜ oes n˜ ao excedendo os 300 ×300 ×400 mm. No decurso da competic ¸˜ ao, estes robots devem cumprir dois objectivos em sequˆ encia: o primeiro objectivo ´ e ir desde a ”´ area de partida”at´ e` a ”´ area de farol”; o segundo objectivo consiste em regressar ` a´ area de ISSN 1932-8540 © IEEE