Robô vigilante utiliza sensores 3D e câmera térmica para monitoramento de ambientes internos

Aluno de mestrado do ICMC desenvolveu um sistema de processamento de imagem que pode ser aplicado na segurança e vigilância de locais com pouca ou nenhuma iluminação

Um projeto de mestrado em robótica móvel autônoma desenvolvido no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC), da USP São Carlos, criou um sistema para monitoramento de ambientes internos e detecção de pessoas a partir de um robô vigilante equipado com sensores do Kinect, dispositivo 3D utilizado em videogames, e uma câmera térmica, que identifica pessoas através do calor.

O projeto, intitulado Navegação autônoma de robôs móveis e detecção de intrusos em ambientes internos utilizando sensores 2D e 3D, possibilitou o desenvolvimento de um robô capaz de ser usado em locais com pouca ou nenhuma iluminação, pois possui uma câmera térmica para identificar intrusos em locais fechados.

A pesquisa foi desenvolvida ao longo de dois anos pelo mestrando Diogo Correa e usou os sensores do Kinect para complementar a visão computacional do robô. "Estabelecemos uma rota para que o robô se desloque pelo ambiente em que foi colocado. Utilizamos uma câmera térmica e o Kinect para que ele entenda e perceba o local em que está andando", explicou o pesquisador.

Na frente do robô, há sensores do Kinect e câmera térmica

Unindo os dados gerados pelo sensor do Kinect com os da câmera térmica, o estudante de mestrado desenvolveu um sistema de processamento de imagem que pode ser aplicado na segurança e na vigilância de ambientes internos. "Trabalhando com esses dois sensores, conseguimos identificar intrusos em um local", disse Correa.

O Kinect tem três lentes – sendo uma câmera RGB, um emissor e um sensor infravermelhos – que são usadas para calcular a distância e a profundidade. Dessa forma, o robô visualiza o espaço onde está inserido e consegue se movimentar dentro daquele ambiente sem bater em outros objetos. Ou seja, o Kinect traça um mapa do local onde o robô está. "Os sensores do Kinect são importantes para que o robô navegue de forma segura, sem se chocar com objetos que possam estar no ambiente", explicou.

A câmera térmica faz a identificação de pessoas a partir do calor do ambiente. Porém, o Kinect complementa essa tarefa, pois a lente da câmera térmica tem um ângulo de abertura menor, reduzindo o seu campo de visão. "Se a pessoa estiver fora do ângulo de visão da câmera térmica, o Kinect fica responsável por essa identificação", apontou o pesquisador.

Kinect e câmera térmica se complementam na tarefa de identificar pessoas 

Follow me

A tecnologia  follow me – "siga-me", em português – dá aos robôs a funcionalidade de seguir uma pessoa ou um objeto em movimento. Para isso, o robô precisa ter sensores que o permitam reconhecer o objeto ou pessoa a ser seguido.

Correa trabalhou nesse módulo adicional que complementa a função de vigilância do robô, usando o sensor do Kinect para seguir pessoas. "Esse módulo pode ser usado em uma situação em que o robô segue o intruso pelo ambiente ou quando é necessário deslocar o robô de um espaço a outro", explicou.

Robótica Móvel
A pesquisa foi desenvolvida no Laboratório de Robótica Móvel (LRM), sob orientação do professor Fernando Osório. Segundo o orientador, a visão computacional, assim como a visão humana, é uma das principais fontes de informação e percepção do mundo externo para os robôs. Por isso, essa área torna-se um desafio para o desenvolvimento e aperfeiçoamento de robôs móveis autônomos.

"Assim como os humanos, se um robô móvel precisa desviar de obstáculos, identificar intrusos, perseguir um alvo, se localizar, tudo isso pode ser feito com o auxílio dos sistemas de visão computacional", afirmou Osório. O LRM também é responsável por projetos como o carro autônomo CaRINA (Carro Robótico Inteligente para Navegação Autônoma) e outras pesquisas relacionadas ao desenvolvimento de veículos robóticos inteligentes para ambientes urbanos e agrícolas.

O projeto do robô vigilante é também fruto de um dos grupos de trabalho do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Sistemas Embarcados Críticos (INCT-SEC), tendo recebido o apoio financeiro da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

Por: Fernanda Vilela - Assessoria de Comunicação do ICMC

Scanner de gordura corporal desenvolvido no ICMC ganha versão compacta

Mudanças no projeto tornaram o equipamento mais leve e versátil

O AllBodyScan 3D, scanner de gordura corporal desenvolvido por pesquisadores do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC), na USP de São Carlos, ganhou uma nova versão, mais leve e compacta. O equipamento avalia o percentual de gordura corporal com maior precisão do que a tecnologia presente no mercado, e foi lançado no dia 21 de abril durante o Circuito SESC de Corridas, em São Carlos. Na ocasião, o scanner avaliou 162 participantes. 

162 participantes do Circuito
SESC de Corridas foram
avaliados pelo scanner

Após escanear o corpo todo em 30 segundos, o software calcula volume e altura e, complementado com dados como idade e sexo do avaliado, leva mais 30 segundos para processar o resultado final. O escaneamento é feito por meio de um sensor de infra-vermelho, o mesmo utilizado nos videogames modernos, que é fixado em uma torre, enquanto o avaliado permanece em pé sobre uma plataforma giratória. O software captura os dados volumétricos e gera um modelo tridimensional da pessoa. Para tanto, é necessário que esta esteja com trajes adequados, como roupas de ginástica, pois o volume das vestimentas pode influenciar na medição. A versão compacta do AllBodyScan 3D suporta até 250kg, o que possibilita sua utilização em pessoas com obesidade mórbida.

Mario Gazziro, coordenador do projeto, diz que as modificações em relação à primeira versão foram mínimas. “A principal modificação foi a redução do tamanho, consumindo agora apenas dois metros quadrados de área, enquanto o outro modelo ocupava sete metros. Essa diminuição de tamanho foi possível, pois nessa nova abordagem, nós giramos o avaliado sobre o próprio eixo, em 180 graus. Na versão original, um poste com os sensores é era rotacionado 270 graus ao redor do avaliado por meio de um trilho circular, o que tornava o equipamento grande”, revelou.

Gazziro, que iniciou a pesquisa há mais de dez anos, garante que a precisão do aparelho é idêntica à do original, pois depende apenas do software e dos sensores, que continuam os mesmos. “Continuamos com a meta de 1% de margem de erro na avaliação da gordura, sendo que, como novidade, esse novo scanner também vai avaliar a massa muscular e a massa óssea - com percentual de erro de 5%”, explicou o pesquisador. Essa precisão chega próxima ao que especialistas chamam de “padrão-ouro”, o mais preciso método de medição de gordura corporal, por pesagem hidrostática em tanque d’água.

Modelo do laudo fornecido pelo sistema

Outro cálculo que é feito pela nova versão do equipamento é o de peso corporal, por meio da medição da superfície. A margem de erro é de 200 gramas para uma pessoa de biotipo médio (considerando um homem com 80 quilos). O software também armazena, exibe e permite exportar esses dados para outros sistemas. 

Lançamento no mercado - O scanner passará a ser comercializado a partir do segundo semestre de 2013. As encomendas poderão ser feitas durante a feira Fitness Brasil, que ocorrerá entre os dia 5 e 7 de setembro, em São Paulo. Segundo Gazziro, o AllBodyScan 3D custará na faixa de 70 mil reais, e seu uso será voltado para academias de ginástica. “Esse preço ainda pode sofrer ajustes por conta das indústrias parceiras que vão realizar a produção e comercialização. Aos pesquisadores envolvidos - professores, alunos, instituições de fomento e universidade - cabe um percentual do lucro repassado em forma de royalties definido em convênios”, completou. O desenvolvimento do sistema contou com o apoio de especialistas clínicos e pesquisadores das áreas de computação, biomedicina e engenharia.

Demonstração - O público poderá conhecer o scanner de perto no próximo dia 15 de maio, a partir das 14 horas, durante a Visita Monitorada ao ICMC. As inscrições podem ser feitas gratuitamente pela internet, através do link: http://goo.gl/oqj68

Texto: Maristela Galati / Fotos: Neylor Fabiano - Assessoria de Comunicação do ICMC