Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ClauberGB.pdf: 726956 bytes, checksum: d3fb1b2d7c6ad784a1b7d40c1a54f8f8 (MD5) Previous issue date: 2004-03-08 / Several methods of mobile robot navigation request the mensuration of robot position and orientation in its workspace. In the wheeled mobile robot case, techniques based on odometry allow to determine the robot localization by the integration of incremental displacements of its wheels. However, this technique is subject to errors that accumulate with the distance traveled by the robot, making unfeasible its exclusive use. Other methods are based on the detection of natural or artificial landmarks present in the environment and whose location is known. This technique doesnt generate cumulative errors, but it can request a larger processing time than the methods based on odometry. Thus, many methods make use of both techniques, in such a way that the odometry errors are periodically corrected through mensurations obtained from landmarks. Accordding to this approach, this work proposes a hybrid localization system for wheeled mobile robots in indoor environments based on odometry and natural landmarks. The landmarks are straight lines de.ned by the junctions in environments floor, forming a bi-dimensional grid. The landmark detection from digital images is perfomed through the Hough transform. Heuristics are associated with that transform to allow its application in real time. To reduce the search time of landmarks, we propose to map odometry errors in an area of the captured image that possesses high probability of containing the sought mark / Diversos m?todos de navega??o de rob?s m?veis requerem a medi??o da posi??o e orienta??o do rob? no seu espa?o de trabalho. No caso de rob?s m?veis com rodas, t?cnicas baseadas em odometria permitem determinar a localiza??o do rob? atrav?s da integra??o de medi??es dos deslocamentos incrementais de suas rodas. No entanto, essa t?cnica est? sujeita a erros que se acumulam com a dist?ncia percorrida pelo rob?, o que inviabiliza o seu uso exclusivo. Outros m?todos se baseiam na detec??o de marcos naturais ou artificiais, cuja localiza??o ? conhecida, presentes no ambiente. Apesar desta t?cnica n?o gerar erros cumulativos, ela pode requisitar um tempo de processamento bem maior do que o uso de odometria. Assim, muitos m?todos fazem uso de ambas as t?cnicas, de modo a corrigir periodicamente os erros de odometria, atrav?s de medi??es obtidas a partir dos marcos. De acordo com esta abordagem, propomos neste trabalho um sistema h?brido de localiza??o para rob?s m?veis com rodas em ambientes internos, baseado em odometria e marcos naturais, onde os marcos adotados s?o linhas retas definidas pelas jun??es existentes no piso do ambiente, formando uma grade bi-dimensional no ch?o. Para a detec??o deste tipo de marco, a partir de imagens digitais, ? utilizada a transformada de Hough, associada a heur?sticas que permitem a sua aplica??o em tempo real. Em particular, para reduzir o tempo de busca dos marcos, propomos mapear erros de odometria em uma regi?o da imagem capturada que possua grande probabilidade de conter o marco procurado

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:54:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SamaherniMD_TESE.pdf: 1906280 bytes, checksum: 4c045dfdea855b9b5837f362598733e7 (MD5) Previous issue date: 2010-02-01 / This thesis presents a new structure of robust adaptive controller applied to mobile robots (surface mobile robot) with nonholonomic constraints. It acts in the dynamics and kinematics of the robot, and it is split in two distinct parts. The first part controls the robot dynamics, using variable structure model reference adaptive controllers. The second part controls the robot kinematics, using a position controller, whose objective is to make the robot to reach any point in the cartesian plan. The kinematic controller is based only on information about the robot configuration. A decoupling method is adopted to transform the linear model of the mobile robot, a multiple-input multiple-output system, into two decoupled single-input single-output systems, thus reducing the complexity of designing the controller for the mobile robot. After that, a variable structure model reference adaptive controller is applied to each one of the resulting systems. One of such controllers will be responsible for the robot position and the other for the leading angle, using reference signals generated by the position controller. To validate the proposed structure, some simulated and experimental results using differential drive mobile robots of a robot soccer kit are presented. The simulator uses the main characteristics of real physical system as noise and non-linearities such as deadzone and saturation. The experimental results were obtained through an C++ program applied to the robot soccer kit of Microrobot team at the LACI/UFRN. The simulated and experimental results are presented and discussed at the end of the text / Esta tese apresenta o desenvolvimento de uma nova estrutura de controlador adaptativo robusto aplicado a sistemas rob?ticos m?veis com rodas (rob? m?vel de superf?cie) e restri??es n?o-holon?micas de movimento. Este controlador atua tanto na din?mica como na cinem?tica do rob?, e pode ser dividido em duas partes distintas. A primeira parte controla a din?mica, atrav?s da utiliza??o de controladores adaptativos por modelo de refer?ncia e estrutura vari?vel. A segunda parte controla a cinem?tica do rob? atrav?s de um controlador de posi??o, cujo objetivo ? fazer com que o rob? seja capaz de atingir um ponto qualquer no plano cartesiano, sendo que este controlador cinem?tico ? baseado apenas em informa??es da configura??o do rob?. O trabalho aplica um m?todo de desacoplamento para transformar o modelo linear do rob? m?vel, que ? um sistema com m?ltiplas entradas e m?ltiplas sa?das, em dois sistemas desacoplados com apenas uma entrada e uma sa?da cada um, para reduzir a complexidade do projeto do controlador. Em seguida, aplica-se um controlador adaptativo por modelo de refer?ncia e estrutura vari?vel a cada um dos sistemas resultantes. Um controlador ser? respons?vel pelo posicionamento e o outro pela orienta??o do rob?, sendo que estes controladores utilizam como refer?ncias sinais provenientes do controlador cinem?tico de posi??o. Para comprovar o funcionamento da estrutura proposta, obteve-se resultados simulados e experimentais para o rob? m?vel com acionamento diferencial de um kit de futebol de rob?s. O simulador possui as principais caracter?sticas do sistema f?sico real, dentre as quais podem-se destacar os ru?dos de entradas e as n?o-linearidades como zona morta e satura??o. Os resultados experimentais foram obtidos atrav?s de um programa desenvolvido em C++ e aplicado a um kit de futebol de rob?s da empresa Microrobot no Laborat?rio de Acionamento, Controle e Instrumenta??o da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (LACI/UFRN). Os resultados simulados e experimentais s?o apresentados e discutidos ao final da tese

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DiogoPFP.pdf: 929475 bytes, checksum: cfb18a5bf43c92f6830aa123446e6f33 (MD5) Previous issue date: 2001-08-31 / The main task and one of the major mobile robotics problems is its navigation process. Conceptualy, this process means drive the robot from an initial position and orientation to a goal position and orientation, along an admissible path respecting the temporal and velocity constraints. This task must be accomplished by some subtasks like robot localization in the workspace, admissible path planning, trajectory generation and motion control. Moreover, autonomous wheeled mobile robots have kinematics constraints, also called nonholonomic constraints, that impose the robot can not move everywhere freely in its workspace, reducing the number of feasible paths between two distinct positions. This work mainly approaches the path planning and trajectory generation problems applied to wheeled mobile robots acting on a robot soccer environment. The major dificulty in this process is to find a smooth function that respects the imposed robot kinematic constraints. This work proposes a path generation strategy based on parametric polynomials of third degree for the 'x' and 'y' axis. The 'theta' orientation is derived from the 'y' and 'x' relations in such a way that the generated path respects the kinematic constraint. To execute the trajectory, this work also shows a simple control strategy acting on the robot linear and angular velocities / Um dos maiores problemas em rob?tica m?vel diz respeito ? sua navega??o. Conceitualmente, o ato de navegar em rob?tica consiste em guiar um rob? em um espa?o de trabalho durante um determinado intervalo de tempo, por um caminho que possa ser percorrido e que leve o rob? de uma posi??o e orienta??o iniciais para uma posi??o e orienta??o finais. Esta ? a principal tarefa que um rob? m?vel deve executar. Ela implica em subproblemas que s?o a localiza??o do rob? no espa?o de trabalho, o planejamento de um caminho admiss?vel, a gera??o de uma trajet?ria e, por fim, a sua execu??o. Al?m disso, rob?s m?veis aut?nomos com rodas possuem restri??es cinem?ticas, chamadas tamb?m de restri??es n?o-holon?micas, que fazem com que o rob? n?o possa se mover livremente em seu espa?o de trabalho, limitando a quantidade de caminhos admiss?veis entre duas posi??es distintas. Este trabalho aborda principalmente os subproblemas do planejamento de caminho e gera??o de trajet?ria aplicado a minirrob?s m?veis com rodas que atuam em um projeto de futebol de rob?s. O maior desafio para a navega??o destes ve?culos ? determinar uma fun??o cont?nua que respeite suas restri??es cinem?ticas e evolua no tempo segundo as restri??es impostas pelo problema quanto ? posi??o e orienta??o iniciais e finais e quanto ? velocidade do movimento. Prop?e-se uma estrat?gia de gera??o de caminho baseada em polin?mios param?tricos de terceiro grau em 'x' e 'y'. A orienta??o 'theta' do minirrob? ? obtida da rela??o entre 'y' e 'x' de modo que os caminhos gerados respeitem a restri??o cinem?tica imposta. Para que a trajet?ria seja executada e os resultados experimentais validados ? apresentada uma estrat?gia simples de controle que atua sobre as velocidades linear e angular desenvolvidas pelo rob? m?vel

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LuizHRS_DISSERT.pdf: 5685489 bytes, checksum: 6c8bd08a9e57fe6ca72df5d1593b834d (MD5) Previous issue date: 2014-01-24 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This work intends to show a new and few explored SLAM approach inside the simultaneous localization and mapping problem (SLAM). The purpose is to put a mobile robot to work in an indoor environment. The robot should map the environment and localize itself in the map. The robot used in the tests has an upward camera and encoders on the wheels. The landmarks in this built map are light splotches on the images of the camera caused by luminaries on the ceil. This work develops a solution based on Extended Kalman Filter to the SLAM problem using a developed observation model. Several developed tests and softwares to accomplish the SLAM experiments are shown in details / Este trabalho visa mostrar uma abordagem pouco explorada do problema de mapeamento e localiza??o simult?neos (SLAM). Comfimde trabalhar emumambiente fechado, uma plataforma rob?tica m?vel deve construir um mapa do ambiente e se localizar dentro deste mapa. A plataforma rob?tica utilizada possui uma c?mera voltada para o teto (ascendente) e odometria para as rodas. As marcas que comp?em o mapa s?o manchas luminosas na imagem capturada pela c?mera causadas pelas lumin?rias no teto. Este trabalho desenvolve uma solu??o baseada no Filtro de Kalman Estendido para o SLAM com um modelo de observa??o desenvolvido. Diversos testes e programas desenvolvidos para realiza??o do SLAM s?o apresentados em detalhes

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:54:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DiogoPFP_Tese.pdf: 4402228 bytes, checksum: 17eacb6b5f1731f405518c976d32f701 (MD5) Previous issue date: 2006-05-19 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The objective of this thesis is proposes a method for a mobile robot to build a hybrid map of an indoor, semi-structured environment. The topological part of this map deals with spatial relationships among rooms and corridors. It is a topology-based map, where the edges of the graph are rooms or corridors, and each link between two distinct edges represents a door. The metric part of the map consists in a set of parameters. These parameters describe a geometric figure which adapts to the free space of the local environment. This figure is calculated by a set of points which sample the boundaries of the local free space. These points are obtained with range sensors and with knowledge about the robot s pose. A method based on generalized Hough transform is applied to this set of points in order to obtain the geomtric figure. The building of the hybrid map is an incremental procedure. It is accomplished while the robot explores the environment. Each room is associated with a metric local map and, consequently, with an edge of the topo-logical map. During the mapping procedure, the robot may use recent metric information of the environment to improve its global or relative pose / Esta tese tem o objetivo de propor uma metodologia para constru??o de um mapa h?brido de um ambiente interno. A parte topol?gica da representa??o trata das rela??es de conectividade existentes entre as salas e corredores, sendo assim um grafo que representa a topologia do ambiente global. A parte m?trica consiste em armazenar um conjunto de par?metros que descreve uma figura geom?trica plana que melhor se ajusta ao espa?o livre local. Esta figura ? calculada atrav?s do conhecimento de pontos, ou amostras, dos limites do espa?o livre. Estes pontos s?o obtidos com sensores de dist?ncia e a informa??o ? complementada com a estimativa da pose do rob?. Uma vez que estes pontos est?o determinados, o rob? ent?o aplica uma ferramenta baseada na transformada generalizada de Hough para obter a figura em quest?o. O processo de constru??o do mapa ? incremental e totalmente realizado enquanto o rob? explora o ambiente. Cada sala ? representada por este mapa local e cada n? do grafo que representa a topologia do ambiente est? associado a este mapa. Durante o mapeamento o rob? pode utilizar as informa??es rec?m-adquiridas do ambiente para obter uma melhor estimativa de sua pose global ou relativa a uma sala ou corredor

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoaoPAB.pdf: 1121359 bytes, checksum: 0140c2cdd16358b4d1f4ee69b79c5b3c (MD5) Previous issue date: 2006-05-19 / Large efforts have been maden by the scientific community on tasks involving locomotion of mobile robots. To execute this kind of task, we must develop to the robot the ability of navigation through the environment in a safe way, that is, without collisions with the objects. In order to perform this, it is necessary to implement strategies that makes possible to detect obstacles. In this work, we deal with this problem by proposing a system that is able to collect sensory information and to estimate the possibility for obstacles to occur in the mobile robot path. Stereo cameras positioned in parallel to each other in a structure coupled to the robot are employed as the main sensory device, making possible the generation of a disparity map. Code optimizations and a strategy for data reduction and abstraction are applied to the images, resulting in a substantial gain in the execution time. This makes possible to the high level decision processes to execute obstacle deviation in real time. This system can be employed in situations where the robot is remotely operated, as well as in situations where it depends only on itself to generate trajectories (the autonomous case) / Grandes esfor?os t?m sido despendidos pela comunidade cient?fica em tarefas de locomo??o de rob?s m?veis. Para a execu??o deste tipo de tarefa, devemos desenvolver no rob? a habilidade de navega??o no ambiente de forma segura, isto ?, sem que haja colis?es contra objetos. Para que isto seja realizado, faz-se necess?rio implementar estrat?gias que possibilitem a detec??o de obst?culos. Neste trabalho, abordamos este problema, propondo um sistema capaz de coletar informa??es sensoriais e estimar a possibilidade de ocorr?ncia de obst?culos no percurso de um rob? m?vel. C?meras est?reo, posicionadas paralelamente uma ? outra, numa estrutura acoplada ao rob?, s?o empregadas como o dispositivo sensorial principal, pos- sibilitando a gera??o de um mapa de disparidades. Otimiza??es de c?digo e uma estrat?gia de redu??o e abstra??o de dados s?o aplicadas ?s imagens, resultando num ganho substancial no tempo de execu??o. Isto torna poss?vel aos processos de decis?o de mais alto n?vel executar o desvio de obst?culos em tempo real. Este sistema pode ser empregado em situa??es onde o rob? seja tele-operado, bem como em situa??es onde ele dependa de si pr?prio para gerar trajet?rias (no caso aut?nomo)