A utilização da abordagem de agentes, nas mais diversas áreas de aplicações, mostra o interesse nas pesquisas sobre sistemas multiagentes. Este interesse surgiu da necessidade de aplicar novas técnicas e conceitos para a construção de sistemas e para auxiliar no seu desenvolvimento. Neste sentido, os agentes satisfazem às expectativas, não sendo apenas utilizados para a solução de problemas acadêmicos, mas também de sistemas reais. Na ciência da computação, a inteligência artificial distribuída está profundamente relacionada com o problema de coordenação. O objetivo é projetar mecanismos de coordenação para grupos de agentes artificiais. Várias características envolvem a atuação de agentes em um ambiente multiagente, como os mecanismos de cooperação, coordenação, comunicação, organização, entre outros. Este trabalho apresenta um estudo sobre coordenação multiagente, enfatizando a sua avaliação. O objetivo é apresentar uma proposta de avaliação, com um conjunto de critérios definidos para serem aplicados em modelos de coordenação. Inicialmente, é apresentado um estudo sobre coordenação de agentes. A seguir, são abordados vários modelos de coordenação encontrados na literatura da área. A parte principal do trabalho corresponde à definição de critérios para avaliação da coordenação, a serem utilizados em duas etapas: uma análise do problema, com vistas à escolha de um modelo de coordenação a ser empregado em uma determinada aplicação, e uma avaliação a posteriori, baseada nos critérios propostos para avaliar o comportamento de um sistema coordenado após o uso de um modelo de coordenação específico.Para exemplificar a aplicação dos critérios, dois estudos de caso são apresentados e foram utilizados para os experimentos: um referente ao domínio da Robocup, utilizando o Time UFRGS e, outro, referente ao gerenciamento de agendas distribuídas.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-09-23T17:09:08Z No. of bitstreams: 1 2016_LuisFelipedaCruzFigueredo.pdf: 42251540 bytes, checksum: bf57843e92b37b40c0684528bcf64a23 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-11-24T13:58:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_LuisFelipedaCruzFigueredo.pdf: 42251540 bytes, checksum: bf57843e92b37b40c0684528bcf64a23 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-24T13:58:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_LuisFelipedaCruzFigueredo.pdf: 42251540 bytes, checksum: bf57843e92b37b40c0684528bcf64a23 (MD5) / O objetivo principal deste trabalho é contribuir para a compreensão e para o avanço das técnicas de controle para robôs manipuladores no contexto de aprimorar o estado-da-arte em robótica. O presente trabalho fornece soluções para uma série de problemas relevantes e desafiadores com ênfase na precisão, robustez, otimização e flexibilidade do controle cinemático no espaço de tarefas. Estas características são essenciais para o desenvolvimento de ferramentas que permitam robôs executarem tarefas sofisticadas em cenários cada vez menos controlados. As contribuições são obtidas a partir da exploração da álgebra de quatérnios duais que é a abordagem escolhida para a modelagem e o controle da cinemática acoplada dos robôs manipuladores. A fim de defrontar a suscetibilidade de manipuladores com respeito a erros de modelagem, incertezas, distúrbios exógenos e a influência destes na pose do efetuador, adaptamos técnicas de controle H∞—válidas apenas para perturbações aditivas—para a álgebra de quatérnios duais. Assim, obtemos um vínculo intuitivo e elegante entre o desempenho sobre a trajetória do efetuador e diferentes fontes de incertezas e perturbações, ao mesmo tempo que atenuamos perturbações no sentido H∞ com o mínimo esforço de controle instantâneo. A partir da álgebra de quatérnios duais, também propomos novas estratégias de controle ótimo para manipuladores. Em contraste a técnicas clássicas, a otimização foca-se em variáveis do espaço de tarefas. Além de prevenir derrapagens e sobrepassos, esta nova estratégia é particularmente relevante ao lidarmos com os desafios inerentes a cenários que requerem maior precisão e segurança de interação em contraste com velocidade de convergência—é o caso, por exemplo, de robôs complacentes, múltiplos braços e interação homem-robô, onde a velocidade no espaço de tarefas é fator que influencia largamente a aceitação humana ao contato. A fim de aprimorar a reatividade do manipulador, introduzimos um novo critério que enriquece movimentos no espaço nulo. Utilizando controle chaveado, relaxamos determinadas especificações reduzindo o número de graus de liberdade controláveis, mas mantendo o efetuador dentro de subespaços desejados. Assim, o espaço nulo da Jacobiana é ampliado com mais graus de liberdade possibilitando a execução de tarefas adicionais. Aparte destes requisitos, visamos igualmente assegurar a manipulação adequada em toda a área de trabalho. Singularidades intrínsecas à cinemática são defrontadas tanto por meio de movimentos no espaço nulo—que mostramos ser válidos no formalismo de quatérnios duais—como através de uma nova estratégia de prevenção com base em critérios H∞. A solução é adequada para a variedade de quatérnios duais e regula explicitamente a compensação entre a exatidão e esforço de prevenção de singularidades inevitáveis. Finalmente, também abordarmos a obstrução topológica referente a estabilização global a partir de controladores contínuos—restrição válida para todas as representações de corpos rígidos. No caso de quatérnios duais unitários, a obstrução é representada pela problema de cobertura dupla inerente ao grupo. Neste trabalho, propomos uma lei de controle chaveada com histerese que assegura a estabilidade global robusta e assintótica no espaço de quatérnios duais. Uma extensa coleção de exemplos, simulações e experimentos são realizados para ilustrar a eficácia e relevância dos resultados. Ademais, e mais importante, os resultados propostos são validados por uma exploração matemática rigorosa a fim de garantir precisão e síntese adequada para aplicações práticas. Assim, o trabalho formaliza a teoria de controle na álgebra de quatérnios duais e aprimora o estado-da-arte de controle para manipuladores—contribuindo com o esforço contínuo para o desenvolvimento da robótica do futuro. _________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In the light of the ongoing effort to improve the state-of-the-art in robotics, this thesis’s main goal is to contribute to the understanding and advancement of control techniques for robot manipulators. In this context, the present work provides solutions to a number of relevant and challenging task-space kinematic control problems for robot manipulators in the sense of accuracy, robustness, optimality and flexibility. These are cornerstone features required to unfold tools for robots to execute sophisticated tasks deployed at increasingly less controlled scenarios. To support the theory presented herein, this thesis exploits the advantages of the dual quaternion algebra to model and control the robot coupled translation and rotation kinematics. First, to address the manipulator liability to modeling errors, uncertainties, exogenous disturbances, and their influence upon the robot orientation and translation kinematics, we adapt H∞ techniques— suitable solely for additive noises—to dual quaternion algebra. In this sense, we provide an intuitive and elegant connection between performance effects over the end-effector trajectory and different sources of uncertainties and disturbances while satisfying disturbance attenuation properties with minimum instantaneous control effort. Sharing the dual quaternion advantages, we also propose novel optimal control strategies in dual quaternion task-space. In contrast to standard optimal control techniques, herein, we focus on optimizing task-space variables. In addition to preventing drifts and overshoots, the analysis is particularly relevant to address the challenges for increasing accuracy in scenarios that require precise and safe interaction in contrast to convergence speed—for instance, compliant robots, multiple arms and human-robot interaction where literature shows that controlled speed at taskspace largely influences the human acceptance of the contact. Finally, to cope with reactiveness requirements, we introduce a new criterion to enrich the selfmotions of robot manipulators. Using a switching control technique, we relax particular task specifications in order to control fewer degrees of freedom while maintaining the end-effector within desired subspaces. As a consequence, the Jacobian nullspace is enlarged with more degrees of freedom to perform additional self-motion tasks. Departing from the requirements for robustness, optimality and reactiveness, this thesis also aims at ensuring proper manipulation throughout the workspace. Singularities instrisic to the kinematic modeling are addressed both by means of self-motion—which is shown to be valid within the dual quaternion formalism—and using a novel avoidance strategy based on the H∞ criteria. The novel solution is suitable for dual quaternion manifold and explicitly regulates the trade-off between exactness and effort of avoiding inescapable singularities. Finally, we also approach the topological obstruction to global stabilization using continuous feedback—inherent to all rigid body representations. In the case of unit dual quaternions, the obstruction is reflected by the unwinding phenomenon that stems from the group double cover. Herein, we propose a switching control law with hysteresis that ensures robust global asymptotic stability within dual quaternion space. An extensive collection of examples, simulations and experiments are performed to illustrate the effectiveness and relevance of our results. Most important, all the proposed results are supported by rigorous mathematical evidence to ensure accuracy and proper synthesis with practical applications. Therefore, we believe the approaches herein formalize the control theory within unit dual quaternions and improve the state-of-the-art in control of manipulators—contributing to the ongoing effort of unfolding tools for the future of robotics.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-07-08T14:11:15Z No. of bitstreams: 1 2014_JohnRobertMunozChavez.pdf: 2770568 bytes, checksum: ac9bc2e6f54c0a80db874126c197bc40 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-07-17T12:26:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_JohnRobertMunozChavez.pdf: 2770568 bytes, checksum: ac9bc2e6f54c0a80db874126c197bc40 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-17T12:26:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_JohnRobertMunozChavez.pdf: 2770568 bytes, checksum: ac9bc2e6f54c0a80db874126c197bc40 (MD5) / Na área da robótica móvel cada vez que um robô é posto a navegar em qualquer ambiente, torna-se necessário garantir a sua integridade física. Para evitar uma colisão providenciamse sensores cuja função é perceber o ambiente de trabalho a fim de estimar a posição dos obstáculos que possam surgir no seu caminho. Pensando nisso, foram desenvolvidas técnicas baseadas em metodologias reativas como a Zona Virtual Deformável (ZVD) que gera uma área de proteção ao redor do robô. O presente trabalho investiga a situação de um robô que possui a limitação de ter um sensor laser a frente, o que impede a percepção do obstáculo mesmo após tê-lo evitado, o que ainda pode por em risco a sua integridade. A partir daí propõem-se o desenvolvimento de um algoritmo para estimar a posição do obstáculo a frente do robô inclusive quando ele se encontra fora do alcance do sensor. Para realizar a estimativa da posição do osbtáculo, implementou-se o filtro de partículas integrado a uma ZVD, que vai se deformar pela interação do robô com o ambiente. A deformação da ZVD gera ações de controle para minimizar sempre a deformação, fazendo com que o robô evite a colisão. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In mobile robotics each time a robot is set to navigate in an environment, it is necessary to ensure their physical integrity. To avoid a collision with obstacles, sensors are employed to perceive the environment in order to estimate the position of the obstacles near the robot. Several techniques have been developed based on reactive methods such as Deformable Virtual Zone (DVZ) that generates a protective area around the robot. This work assumes that the robot has the limitation of having only one laser sensor forward, which prevents the perception of obstacle after it has been avoided, but can still be near the robot. Based on this assumption, an algorithm is proposed to estimate the position of obstacles detected ahead of the robot and to track them even when they are out of the sensor range. A particle filter is proposed to estimate the obstacle pose and it is integrated into a DVZ around the robot, which will be deformed according to the interaction of the robot with the environment. The deformation of the DVZ generates control actions that minimize deformation and help the robot to avoid the collision with detected obstacles.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo simplificado dos membros inferiores de um robô bípede, composto basicamente por uma cintura, dois fêmures, duas tíbias e dois pés. A estrutura mecânica do modelo em questão, possui seis graus de liberdade e tem as dimensões aproximadas de um ser humano de estrutura mediana. Seu sistema de controle e de geração de trajetórias é desenvolvido utilizando funcionalidades disponíveis no Robot Operating System (ROS), porém ao contrário da maioria dos controladores existentes no ROS, este projeto propõe implementar um pacote contendo um controlador multivariável (multi-input, multi-output (MIMO)), utilizando a técnica de controle por torque calculado. Para a geração de trajetórias das pernas do robô, implementam-se três tipos diferentes de geração, a interpolação linear, cubica e de quinto grau. Para os testes de validação do sistema de controle e de geração de trajetórias utiliza-se o simulador Gazebo. / This work presents the development of a simplified model of a biped robot’s lower limbs, composed basically by the waist, two femurs, two tibia and two feet. The model’s mechanical structure has six degree of freedom and its dimensions are comparable to a human being’s body. Its control and trajectory generation systems are developed making use of some features available in the Robot Operation System (ROS) tool. However, contrary to most of the controllers offered by ROS, this project suggests the implementation of a new package, including a MIMO (multi-input multi-output) controller, making use of the calculated torque technique. As for the trajectory generation system, three different methodologies are applied of the interpolation: linear, cubic and polynomial quintic. To validate both control and trajectory generation systems, the Gazebo simulator is used.

Tese(doutorado)-Universidade de Brasília, Departamento de Engenharia Mecânica, 2009. / Submitted by Shayane Marques Zica (marquacizh@uol.com.br) on 2011-03-11T19:55:58Z No. of bitstreams: 1 2009_GiulianoGoncalvesdeSouza.pdf: 31537762 bytes, checksum: da7ec7346da2c144cb80a3c9697bbefb (MD5) / Rejected by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br), reason: o arquivo pdf nao abre, diz estar danificado. on 2011-03-17T00:36:19Z (GMT) / Submitted by Shayane Marques Zica (marquacizh@uol.com.br) on 2011-04-12T14:24:48Z No. of bitstreams: 1 2009_GiulianoGoncalvesdeSouza.pdf: 31537762 bytes, checksum: da7ec7346da2c144cb80a3c9697bbefb (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2011-04-28T13:24:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_GiulianoGoncalvesdeSouza.pdf: 31537762 bytes, checksum: da7ec7346da2c144cb80a3c9697bbefb (MD5) / Made available in DSpace on 2011-04-28T13:24:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_GiulianoGoncalvesdeSouza.pdf: 31537762 bytes, checksum: da7ec7346da2c144cb80a3c9697bbefb (MD5) / Com o aumento da capacidade dos computadores e o desenvolvimento de novas técnicas de processamento de imagem, a visão computacional se tornou uma estratégia promissora para a robótica móvel em mapeamento de ambientes. Uma variação tecnológica importante é o sistema de visão omnidirecional catadióptrico com espelho hiperbólico de lobo duplo, que consiste na instalação de um espelho convexo na frente de uma câmera, o qual possibilita a obtenção de uma imagem omnidirecional estérea, com centro único de projeção, sem que haja necessidade de locomoção do robô móvel para a caracterização espacial da posição do objeto. No entanto, um sistema de visão omnidirecional catadióptrico é extremamente dependente da qualidade do espelho, da precisão na montagem e da resolução da imagem obtida. Esses fatores contribuem para gerar um alto erro inerente ao sensor, tornado o sistema adequado a utilização de grades de evidências. O objetivo desse trabalho consiste em desenvolver um sistema de visão omnidirecional catadióptrico estéreo, com espelho hiperbólico de lobo duplo, associado a um algoritmo de caracterização de padrões baseado na geração de grades de evidências para determinação da posição dos objetos existentes no ambiente estudado. A metodologia de pesquisa é baseada no processamento da imagem omnidirecional estérea com técnicas estereoscópicas específicas. Dessa forma, inicialmente são extraídas da imagem omnidirecional os pontos que determinam os contornos dos objetos existentes no ambiente, para posteriormente serem determinados os pares de pontos correspondentes e por fim, é realizada a triangulação entre os pares de pontos correspondentes, que determina a possível posição do ponto analisado. No entanto, o sistema omnidirecional estudado gera erros significativos no processo de mapeamento de ambientes, o que exigiu a utilização de um modelo probabilístico Gaussiano para a atualização da grade de evidências. O conjunto de algoritmos foi testado através do mapeamento simulado de dois ambientes. O primeiro é um ambiente monocromático, com diferentes obstáculos de contorno bem definidos e sobre um fundo branco, o segundo é uma foto de alta resolução do solo marciano, retirada pelo robô móvel Spirit, caracterizada por um espectro de 256 níveis de cinza e objetos de contorno irregulares. O resultado obtido é um mapa global bidimensional em forma de grade de evidências, que é atualizada a cada nova imagem omnidirecional extraída. A avaliação comparativa entre as imagens originais e simuladas é efetuada através de analise visual. Os resultados demonstraram que o sistema computacional desenvolvido tem capacidade de gerar mapas com melhor definição para a caracterização do ambiente mais simples. Para o caso do ambiente mais complexo devem ser considerados num novo estudo os parâmetros associados à forma e a quantidade de obstáculos, bem como a variação cromática. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / With the increase of computer capacities and the development of new image processing techniques computer vision has become a promising approach for environment mapping by mobile robots. An important emerging technology is the use of omnidirectional catadioptric vision systems with a hyperbolic double-lobed mirror, which consists on a convex mirror in front of a camera allowing the acquisition of a stereo omnidirectional image with a single centre of projection without the need the move a mobile robot to locate an object in 3D coordinates within the workspace. However, the omnidirecional catadioptric vision system is extremely dependent on the precision that the geometry of the surface mirror are constructed, the assembly process and on the resolution of the acquired image. These characteristics work together to produce large geometrical errors by the sensor, making the system a good platform to use statistical evidences grids on the process of environment mapping with mobile robots. The objective of this work consists in the development of an omnidirectional catadioptric stereo vision system with a hyperbolic double-lobed mirror, associated with an algorithm to characterize standards to generate evidence grids to estimate the position of objects within the environment studied. The research methodology is based on omnidirectional stereo image processing by using specific stereoscopic techniques. Firstly, gradient images are calculated from the omnidirectional images to extract object features that are used to find correspondences between the images from the two mirror lobes. Secondly, a triangulation process is carried out to calculate the 3D position of objects within the environment. However, the vision system generates large amount of errors during the mapping process, requiring the use of probabilistic Gaussian models in the statistical evidence grids. The algorithms developed were tested by simulating maps of two different environments. The first is a dichromatic environment, with several obstacles with well contrasted gray image with on a white ground. The second is a photo of high resolution of a Martian land, acquired by the mobile robot Spirit, consisting of 256 levels of gray and objects with irregular contours. The result obtained is a bi-dimensional global map with evidence grids, which is updated as each new omnidirectional image is acquired. The comparative evaluation between the original and the simulated images is done through visual analysis. The results showed that the computer system developed can generate maps with good definition to characterize simple environments. In the case of more complex environments new studies must have to be carried out to evaluate the effects of parameters associated to the shape and quantity of obstacles, as well as chromatic variations.

Este trabalho tem por objetivo analisar a cinemática de um robô hiperredundante composto por módulos de estrutura paralela e atuadores binários. Cada módulo possui três graus de liberdades, dois graus de liberdade de rotação, com eixos perpendiculares entre si, e um grau de liberdade de translação. Após uma busca das arquiteturas paralelas existentes e relatadas na literatura e uma análise dos graus de liberdades das arquiteturas, foi selecionada a estrutura 3-RPS para o módulo. Essa arquitetura é composta por três cadeias cinemáticas idênticas, cada uma com uma articulação de rotação, uma articulação de translação atuada e uma articulação esférica. Foi desenvolvido um programa computacional para calcular as dimensões ótimas dos módulos considerando as restrições de movimento da junta esférica, as dimensões da base e da plataforma, e o comprimento máximo e mínimo do atuador linear. É realizada uma análise do volume de trabalho do robô hiperredundante composto de três e cinco módulos em série. Como o robô possui atuadores binários o seu volume de trabalho é discreto, consistindo na união de pontos no espaço. Finalmente a cinemática inversa do robô hiper-redundante é calculada e observam-se pequenos erros entre as posições desejadas e as posições alcançadas pelo efetuador do robô hiper-redundante. / This research studies hyper-redundant robots focusing on the kinematics analysis. A hyper-redundant robot was developed based on modules of parallel architecture and binary actuators. Each module has three degrees-of-freedom, two rotational degrees of freedom with perpendicular axis and one translational degree of freedom. After searching for parallel structures existent in the literature and analyzing the degrees of freedom of these structures, the 3-RPS architecture was selected. This architecture is composed by three legs with identical chains, each leg has a rotational joint, a translational actuated joint and a spherical joint. A computational program was developed to calculate the best modules geometry, considering the physical constrains of the spherical joint, the dimensions of the base and of the platform, and the maximum and the minimum values of the binary actuated joint. An analysis of the workspace of the hyper-redundant robot composed by three and five modules in series is performed. Since the robot has discrete actuators its workspace is also discrete, i.e., it is composed by the union of points in space. Finally, the inverse kinematics of the hiper-redundant manipulator is calculated and small errors are observed between the desired position and the real position in space reached by the efectuator.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento dos algoritmos de controle de um robô móvel autônomo para coleta de lixo. O objetivo do robô é coletar latas de refrigerante espalhadas pelo chão. O sistema de navegação do robô foi implementado utilizando a arquitetura denominada \"Motor-Schema\". Essa arquitetura fornece um método para projetar comportamentos primitivos que atuam em forma paralela para realizar ações robóticas inteligentes em resposta aos estímulos do ambiente. O sistema de controle apresentado foi constituído por vários comportamentos primitivos que, coordenados, permitiram ao robô explorar de forma segura um ambiente desconhecido, detectar e coletar o lixo e levá-lo num depósito determinado. Os algoritmos desenvolvidos foram testados utilizando uma ferramenta de simulação 2D denominada Player/Stage. Os resultados obtidos mostraram que a solução apresentada é adequada para resolver a aplicação robótica de coleta de lixo. / This work presents the control system for an autonomous mobile robot for soda can collection. The navigation system is implemented using a reactive architecture called \"Motor-Schema\". This architecture provides a methodology to design primitive behaviors that can act in a distributed and parallel manner to yield intelligent robotic actions in response to environmental stimuli. The control system is composed of several primitive behaviors, which enable the robot explore an unknown environment, detect and collect the soda cans and navigate toward a soda can reservoir. The algorithms are tested using Player/Stage, a software for 2D simulation. The results show that the solution is suitable for soda can collection.

Neste trabalho apresentamos uma nova classe de robos bipedes com pernas articuladas e um corpo central. O projeto de robo proposto faz uso de contrapesos em cada um de seus links, e apresenta propriedades que simplificam excepcionalmente as equações dinâmicas que regem seu movimento. Prova- mos que o sistema encontrado, sob certas hipóteses, é linearizavel por meio de uma realimentaçao não-linear de seus estados. Resolvemos o problema de otimização do tempo de percurso de uma trajetória predefinida para este robo, admitindo-se limitações em seus atuadores. Projetamos um sistema de controle inspirado no conceito de \"flatness\" a fim de rastrear esta política ótima de percurso da trajetória. Testamos a robustez deste sistema em simulações de alguns exemplos numéricos. / In this thesis we present a new class of biped robots with articulate legs and a torso. The proposed design is constructed by means of applying counter- balances to each link of the leg, and therefore it has some properties that simplifies dramatically the dynamics of the robot. We prove that the result- ing system, under certain assumptions, is exact linearizable by a nonlinear feedback. We describe the solution to the time-optimal tracking problem of a predefined trajectory for this robot, assuming that its actuators have torque limits. We designed a control system inspired on the concept of °flatness\"in order to track this reference optimal trajectory. We evaluated the robustness of such system during the simulations of some numerical examples.

Este trabalho apresenta os resultados da aplicação de três técnicas de controle utilizadas no projeto e implementação do controle de um manipulador subatuado planar de três juntas em série e de elos rígidos, projetado e construído pela Universidade Carnegie Mellon, EUA. Devido ao alto grau de não-linearidade deste sistema, seria muito difícil implementar um controlador H2, H&#8734 ou H2/H&#8734 que atuasse sozinho. Assim, propõe-se a utilização de um método de controle combinado: torque computado/H2, H&#8734 ou H2/H&#8734. No controle combinado, a porção correspondente ao torque computado lineariza e pré-compensa a dinâmica do modelo da planta nominal, enquanto a porção correspondente ao controle H2, H&#8734 ou H2/H&#8734 realiza uma pós-compensação dos erros residuais, que não foram completamente eliminados pelo método torque computado. Testes de acompanhamento de trajetória e testes de robustez são realizados aqui para comprovar a eficiência destes controladores, com resultados de implementação bastante satisfatórios. / This work presents the application results of three control techniques used for the control design and implementation of a serial planar underactuated manipulator with three joints and rigid links, designed and built by the Carnegie Mellon University, USA. Due to the high non-linearity degree of this system, it would be very difficult to implement an H2, H&#8734 or H2/ H&#8734 control which would actuate on the system by itself. Therefore, it is proposed a combined control method: computed torque/ H2, H&#8734 or H2/H&#8734. In the combined control, the portion corresponding to the computed torque linearizes and pre-compensates the dynamics of the nominal model, while the portion corresponding to the H2, H&#8734 or H2/H&#8734 control realizes a pos-compensation of the residual errors, not completely removed by the computed torque method. Trajetory tracking and robustness tests are performed here to demonstrate the efficiency of these controllers, with very satisfatory implementation results.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo simplificado dos membros inferiores de um robô bípede, composto basicamente por uma cintura, dois fêmures, duas tíbias e dois pés. A estrutura mecânica do modelo em questão, possui seis graus de liberdade e tem as dimensões aproximadas de um ser humano de estrutura mediana. Seu sistema de controle e de geração de trajetórias é desenvolvido utilizando funcionalidades disponíveis no Robot Operating System (ROS), porém ao contrário da maioria dos controladores existentes no ROS, este projeto propõe implementar um pacote contendo um controlador multivariável (multi-input, multi-output (MIMO)), utilizando a técnica de controle por torque calculado. Para a geração de trajetórias das pernas do robô, implementam-se três tipos diferentes de geração, a interpolação linear, cubica e de quinto grau. Para os testes de validação do sistema de controle e de geração de trajetórias utiliza-se o simulador Gazebo. / This work presents the development of a simplified model of a biped robot’s lower limbs, composed basically by the waist, two femurs, two tibia and two feet. The model’s mechanical structure has six degree of freedom and its dimensions are comparable to a human being’s body. Its control and trajectory generation systems are developed making use of some features available in the Robot Operation System (ROS) tool. However, contrary to most of the controllers offered by ROS, this project suggests the implementation of a new package, including a MIMO (multi-input multi-output) controller, making use of the calculated torque technique. As for the trajectory generation system, three different methodologies are applied of the interpolation: linear, cubic and polynomial quintic. To validate both control and trajectory generation systems, the Gazebo simulator is used.