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Software comanda robôs pela Internet

Publicado em 13 agosto 2008

O projeto do WebLab de robótica móvel, realizado no Laboratório de Acesso Remoto (REALabs), reuniu pesquisadores do Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer (CTI), da Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (Feec) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUC-RS) e da Universidade Federal de Uberlândia (UFU).

O WebLab tem apoio da Fapesp (modalidade Auxílio à Pesquisa) e permite a execução remota de experimentos como mapeamento do ambiente e navegação por visão, sonar ou laser, além de outros experimentos robóticos, informa Eliane Guimarães, da Divisão de Robótica e Visão Computacional (DRVC) do CTI.

“Utilizando serviços acessíveis a partir da linguagem de programação Java, os alunos podem desenvolver experimentos em robótica móvel e avaliá-los em ambientes simulados antes de colocá-los em ação”, explica Eliane.

Pesquisadores de instituições localizadas em outras cidades podem fazer experimentos com robôs móveis, interagindo e acessando dados coletados por eles. Segundo Eliane, uma vez que os algoritmos são validados numa simulação experimental, os alunos podem submetê-los para execução em ambientes reais. A execução é acompanhada por interface de teleoperação, que permite ao estudante visualizar o experimento por meio de vídeo em tempo real, além de operar manualmente o equipamento, caso necessário. A utilidade didática é muito grande”, afirma a pesquisadora.

O Realabs tem o objetivo de desenvolver uma federação de WebLabs sobre a rede KyaTera – projeto cooperativo da Fapesp para o estudo de tecnologias da Internet avançada apoiado por uma rede de fibras ópticas que interliga os laboratórios participantes, ligado ao Programa  de Tecnologia da Informação no Desenvolvimento da Internet Avançada (Tidia).

“Desde 1997 alguns participantes da pesquisa têm desenvolvido infra-estruturas de softwares de forma independente. A finalidade do projeto é integrar esses esforços utilizando a rede KyaTera”, adianta Eliane.

Demonstração prática

Eleri Cardozo, professor e pesquisador da Feec, conta que o WebLab de robótica móvel foi testado em julho, durante a 60ª Reunião Anual da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC), em Campinas. “No estande do CTI montou-se um ambiente de navegação para robôs móveis e ali foram dispostas duas câmeras panorâmicas de alta resolução, com estrutura de rede composta por pontos de acesso sem fio, servidor e roteador. O ambiente incluía também dois robôs móveis, sonares e sensor a laser. O acesso ao WebLab foi feito pela Fapesp sobre a rede KyaTera”, informa Cardozo.

Utilizando as câmeras disponíveis no ambiente e nos robôs, os alunos puderam obter imagens e gravar vídeo para fins de documentação do experimento. “O WebLab possibilita ainda o acesso em grupo, disponibilizando, para esses casos, uma interface de chat e passagem de permissão para controle de concorrência no acesso aos equipamentos”, comenta o pesquisador.

Para Cardozo, o experimento apresentado na reunião da SBPC foi uma demonstração da versão atual dos WebLabs, que vêm sendo desenvolvidos. “Nesse caso, usamos bastante as tecnologias de Internet, de forma que o navegador do usuário tenha papel importante para o acesso”.

Cardozo explica que os experimentos podem rodar em três locais: acoplado no robô, em um servidor do WebLab ou no próprio terminal remoto do usuário. No primeiro caso, o algoritmo do usuário é transferido para o robô e executado no seu processador de bordo. O tráfego seria limitado ao acompanhamento, por meio das câmeras, de alguns resultados que o computador transfere ao experimento.

No segundo caso, com o experimento rodando no servidor, há um tráfego intenso de telemetria dentro do laboratório e a interação com o servidor a partir do terminal do usuário se reduz ao acompanhamento.

“No caso seguinte, toda a telemetria de controle – isto é, tudo o que pode ser obtido do ambiente – precisa fluir entre o terminal remoto do usuário e o WebLab. Nesse aspecto, a rede de alto desempenho é fundamental, porque o experimento se dá em tempo real e não tolera atrasos”, ressalta.

O grupo coordenado por Eliane Guimarães e Cardozo prioriza a construção de WebLabs, cuja interface de controle esteja conectada a um computador que se comporte como um servidor Web. “Com isso, não usamos nada de proprietário. O usuário precisa apenas do navegador ou de uma aplicação programada, ou outra linguagem que permita essas interações com o servidor”, descreve.

Evolução digital

Ao acessar um laboratório localizado em outra cidade, o usuário capta imagens do ambiente em que estão os robôs e é capaz de interagir com eles. Segundo Cardozo, isso faz dos robôs equipamentos interessantes para esse tipo de experimento.

“Os robôs capturam informações e interagem com o ambiente de maneira muito eficaz. Os que utilizamos possuem dispositivos que podem ser movimentados remotamente. Contam também com sensores de ultra-som que permitem determinar obstáculos em proximidade. São equipados com medidores de distância capazes de fazer rastreamento de 180 graus e estimar os formatos examinados. Os robôs dispõem ainda de uma rede de comunicação sem fio e sensores, como bússolas, GPS e giroscópios”, explica o pesquisador.

De acordo com Cardozo, a estrutura dos WebLabs permite tarefas comuns a todos eles. “A gerência de usuários, o cadastramento, a disponibilização do equipamento por um determinado tempo, a submissão de experimentos para o equipamento e os protocolos de segurança são comuns, independentemente do domínio de aplicação”.

O acesso à ferramenta é feito por uma página da Internet, isso permite eliminar os problemas com o sistema. “Usamos protocolos da Web e o equipamento acessado é exatamente como uma página. Ele pode também possibilitar o uso da telemetria em formato XML, bastante popular nas aplicações Web. O controle é similar ao usado quando se preenche um formulário virtualmente. Com isso é possível que suas aplicações possam rodar dentro de um navegador comum. É um modelo muito flexível”, finaliza.

Acessando a Web ou a Internet

A Internet é uma gigantesca rede com uma infra-estrutura interligada. Conecta milhões de computadores globalmente, onde qualquer um pode comunicar-se com o outro, desde que ambos estejam unidos à Internet. As informações que trafegam pela rede virtual fazem parte de uma variedade de linguagens conhecidas como protocolos. A World Wide Web, ou simplesmente Web, é uma maneira de acessar informação por meio da Internet. É um modelo de compartilhamento de dados construído sobre ela. A Web usa o protocolo HTTP (Hypertext Transfer Protocol, que significa Protocolo de Transferência de Hipertexto), que é apenas uma das formas utilizadas na Internet para transmitir informações, que servem de rotina de navegação – programa de navegação. Os sistemas de navegação acessam documentos chamados de páginas (home pages) que estão continuamente em contato através de links. O acesso à Internet é definido por uma rede pública de comunicações, já a Web recebe uma interface para conexão às informações disponíveis. A Internet possui baixa velocidade de comunicação, razão pela qual existem as redes privadas de alta velocidade, por exemplo, a rede KyaTera da Fapesp, para que as pesquisas de aplicações sejam mais rápidas que as atuais.

Da Agência FAPESP