RobARtics: assisting in robotics competitions using augmented reality

Abstract

Robotics is field dedicated to studying and engineering agents, known as robots. The technological advancements in recent years have allowed the increase in both the robot’s hardware and software complexity, allowing the creation of robotic competitions, events where engineers can put their agents to test in a series of challenges, generally supervised by referees, with public attendance. While these events act as a form of entertainment, they can also be very beneficial to both the staff and the attending public to learn more about the field of robotics, as well as the robots themselves. However, usually there’s lack of a method to provide enough information to everyone involved, since attendees often don’t get the chance of getting closer to the robots, researchers often need to interrupt the competition staff to learn more information and referees might face ambiguous situations. This dissertation explores a new method of amplifying what users are able to see during the competition, utilizing an Augmented Reality (AR) marker-based approach and exploring how this medium can influence the competitions themselves. As a proof-of-concept, an application was created, featuring options suitable for everyone involved that could present more information to the users, developed for mobile devices used daily, such as smartphones, aimed at providing users with an effective way of obtaining more information about the robots and robotics competitions. To test its efficiency, the application was tested among a group of users with different scientific knowledge. Also, the feedback from participants in such competitions was incorporated in the dissertation, as well.

A robótica é um campo dedicado ao estudo e à engenharia de agentes, conhecidos como robôs. Os avanços tecnológicos nos últimos anos permitiram criar agentes mais avançados e inteligentes. A criação de competições robóticas, eventos onde engenheiros, ou estudantes, podem colocar os seus agentes à prova numa série de desafios, geralmente supervisionados por árbitros, com assistência de público geral. Apesar de esses eventos servirem como uma forma de entretenimento, também podem ser benéficos tanto para a equipa que traz o seu agente, como para o público que está a assistir, para aprender mais sobre o campo da robótica, bem como os próprios robôs. No entanto, há situações em que faz falta um método para fornecer informação suficiente a todas as partes, uma vez que os participantes muitas vezes não têm hipótese de se aproximar dos robôs, os investigadores precisam de interromper a equipa da competição para obter mais informação e os árbitros podem ser colocados em situações ambíguas. Esta dissertação explora um novo método de incrementar o que os utilizadores podem ver durante a competição, utilizando uma abordagem baseada em realidade aumentada (RA), com recurso a marcadores, explorando a influência que a realidade aumentada pode ter nas competições em si. Como prova de conceito, criou-se uma aplicação, com opções adequadas aos utilizadores referidos, para ser usada em dispositivos de utilização diária, como os smartphones, com o objetivo de proporcionar aos utilizadores uma maneira eficaz de obter mais informação sobre os robôs em competições robóticas. Para ser testada a sua eficiência, foi criado um questionário com uma série de tarefas, realizado por um número de participantes. A opinião de participantes em tais competições também foi incorporada no trabalho final.