Dados do Trabalhos de Conclusão

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
ENGENHARIA DE DEFESA (31007015011P8)
CONSTRUÇÃO DE UM FRAMEWORK DE PLANEJAMENTO E CONTROLE DE TRAJETÓRIA EM TEMPO REAL DE MÚLTIPLOS ROBÔS TERRESTRES
JOHNATHAN FERCHER DA ROSA
DISSERTAÇÃO
26/01/2017

A robótica vem sendo utilizada com sucesso em diversas áreas, tais como: indústria, serviços, entretenimento e exploração espacial. Isso se deve ao fato de que, em muitos casos, robôs podem executar tarefas de maneira mais rápida, mais precisa e menos custosa que uma pessoa. A robótica também pode servir para substituir seres humanos em tarefas prejudiciais à saúde ou em situações em que uma pessoa seja incapaz de sobreviver, como, na presença de radiação ou no espaço. Há uma tendência na robótica de se aumentar autonomia; com isso, é de interesse da área que sejam desenvolvidos mais robôs autônomos com capacidade de locomoção. Uma parte das questões que devem ser consideradas na robótica móvel é o problema de planejamento e controle de trajetória, que trata, basicamente, de encontrar um caminho que ligue duas localizações e guie um robô ao longo do mesmo, evitando colisões. O problema de planejamento e controle de trajetória vem sofrendo diversas adaptações com o passar dos anos; e, diversos trabalhos buscam atuar em vertentes bem especí?cas, tais como: múltiplos robôs, ambientes dinâmicos e execução em tempo real. Contudo, poucos trabalhos buscam tratar de um cenário que reúna essas três vertentes ao mesmo tempo; sendo essa abordagem a mais robusta e aplicável em diversos problemas. O objetivo principal desse trabalho é apresentar um framework que seja capaz de contro- lar um conjunto de robôs heterogêneos em um ambiente real. Dado que o planejamento de trajetória é apenas uma pequena parte do que um robô autônomo deve realizar, o trabalho apresentado aqui se preocupa em resolver os caminhos em tempo real; em outras palavras, o tempo gasto no planejamento não deve atrasar a atuação do robô no espaço de trabalho. O objetivo secundário é garantir a segurança dos robôs ao longo do percurso, evitando colisões com obstáculos ?xos, móveis e entre os próprios robôs do conjunto. Foram realizados experimentos em três plataformas de simulação e em uma plataforma real. Inicialmente, foi desenvolvido um ambiente de testes simples, onde os robôs e obs- táculos não possuíam restrições quanto à movimentação, este, foi útil para veri?car que o crescimento computacional da abordagem descrita nesse trabalho não era demasiadamente grande. Foram utilizados, também, dois simuladores, os quais possuíam plataformas ro- bóticas modeladas do tipo omnidirecional e diferencial. As simulações nesses ambientes mostraram que a proposta de resolução descrita neste trabalho, resolveria o problema com robôs reais e é facilmente adaptável para diferentes tipos de plataformas robóticas. Por último, foram feitos experimentos em uma plataforma de futebol de robôs, com robôs reais, o que demonstrou que os resultados obtidos em ambientes simulados mantinham-se no mundo real. O framework foi capaz de resolver o problema tanto em simulações, quanto em ambientes reais, obtendo sempre boas taxas de resoluções.

robótica;múltiplos robôs
Robotics has been used with success in various areas, such as: industrial, services, entertainment, and space exploration. This is due to the fact that, in many cases, robots can execute tasks faster, more accurately and less costly than a person. Robotics also can serve to replace human beings in tasks harmful to health, like, in presence of radiation or in space. There is a trend in the robotics area to increase autonomy; thus, it is of utmost im- portance to develop mobile robots. A part of the issues which should be considered for mobile robots are the problems of path planning and trajectory control, the latter con- sisting basically of ?nding a path to connect two locations and guiding a robot along it while avoiding collisions. The problem of path planning and trajectory control has been su?ering various adapta- tions in the past years, such as: coordination of multiple robots, dynamic environments and real-time execution. However, few works treat a scenario which gathers these three branchs at same time; being this approach the most robust and applicable in various problems. The main objective of this work is to introduce a framework capable to control a set of heterogenous robots in a real environment. Therefore, path planning is only one part of what an autonomous robot should do. The work presented here resolves the paths in real-time; in other words, the time spent in the planning must not delay the acting of the robot in the workspace. The secondary objective is to ensure the security of robots along a route, avoiding collisions with static and dynamic obstacles and among the robots of the set. Experiments were carried out in three platforms of simulation and one real platform. Initially, an environment for simple tests was developed, where robots and obstacles do not have constraints in motion. This was useful to veri?y that the computation growth of the approach described in this work is not considerable. Besides that, two simulators were used: one omnidirectional and one di?erential. The simulations in these environ- ments have shown that the approach of resolution described in this work, would solve the problem with real robots and is easily adaptable to di?erent types of robotic platforms. Lastly, experiments were carried out in one platform of robot soccer, with real robots, which have shown that the results obtained in simulated environments are valid for the real world. The framework was capable to solve the problem both in simulations and real environments, always obtaining good resolutions rates.
robotics
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PORTUGUES
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
O trabalho possui divulgação autorizada

Contexto

ENGENHARIA DE DEFESA
MECATRÔNICA E SISTEMAS DE ARMAS
EQUIPE ROBOIME - LATIN AMERICAN ROBOTICS COMPETITION 2012 - CATEGORIA FUTEBOL DE ROBÔS LIGA SMALL SIZE

Banca Examinadora

PAULO FERNANDO FERREIRA ROSA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
JAUVANE CAVALCANTE DE OLIVEIRA Participante Externo
KARLA TEREZA FIGUEIREDO LEITE Participante Externo
JOSE ANTONIO APOLINARIO JUNIOR Docente - PERMANENTE

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 24

Vínculo

CLT
Outros
Outros
Não