Resumo não disponível

À medida que se apresentam grandes avanços tecnológicos nas áreas de instrumentação, controle e acionamento, se torna cada vez mais difundida a utilização de sistemas robóticos para a execução dos mais variados tipos de tarefas, como na exploração de petróleo ou mesmo no transporte de cargas. Desse modo, diversas são as situações em que se torna necessário o uso de sistemas subatuados, despertando o interesse da comunidade científica, quer seja pela variadas situações em que se pode utilizar esse tipo de robô ou mesmo pelo desafio que se apresenta o desenvolvimento de estratégias de controle de tais sistemas. Nesta tese propõe-se um modelo de robô bracejador, juntamente com o desenvolvimento dos modelos matemáticos que descrevem o comportamento cinemático e dinâmico desse robô e a respectiva análise desses modelos. Além disso, o presente trabalho tem por objetivo apresentar uma estrutura de controle em malha fechada que seja capaz de fazer com que o robô se desloque ao longo de uma linha horizontal. Diferentes estratégias de controle já foram apresentadas para o controle de robôs bracejadores, mas, em sua maioria, possuem limitações quanto ao tipo de bracejamento que o robô pode executar, além de não considerarem nenhuma restrição no sistema. Dessa maneira, emprega-se a estratégia de controle preditivo, com horizonte de predição deslizante, a qual permite que, para o cálculo da lei de controle, sejam consideradas restrições às variáveis de estado e de entrada durante a solução do problema de otimização. A partir da definição do objetivo e da abordagem de controle a ser utilizada, várias simulações são realizadas com o intuito de validar a aplicação do controlador preditivo para o controle do robô bracejador, sendo o robô capaz de executar diferentes tipos de bracejamento (tanto bracejamento único quanto bracejamento contínuo, do tipo underswing e over hand) ao longo da linha de sustentação. São desenvolvidas duas versões para o controlador proposto, uma baseada em modelo não-linear da dinâmica para ser utilizado no horizonte de predição e outra considerando uma versão linearizada para o modelo da dinâmica. Os resultados obtidos pelas diferentes simulações mostram que a solução proposta para o problema de movimentar o robô bracejador atingiu seus objetivos de modo bastante eficiente, possiblitando, inclusive, a realização de simulações que atendessem a requisitos de tempo real. / As we are observing, the fast technological development in the fields of instrumentation, control and actuation are increasing the employment of robotic systems for the execution of a large variety of tasks, for example, oil exploration or load transportation. In this way, there are many situations where it is necessary to use underactuated systems, which are getting attention of the scientific community due to the different applications of underactuated robots or even due to the challenge to design control strategies for such systems. In this thesis we propose a brachiation robot model, with the derivation of mathematical models for its kinematics and dynamics and analyse such models. Moreover, the aim of this work is to propose a closed loop control architecture that will drive the robot to move along the horizontal line. Many different control schemes have already been proposed in the literature to control brachiation robots, however, most of such schemes are limited concerning the way the robot executes the brachiation movement. Moreover those control strategies are not able to deal with constraints on the state and/or control variables. Thus, we present in this thesis a control scheme based on the predictive control strategy, with receding horizon, which can take into account such constraints during the solution of the optimization problem for the control input computation. After defining the task to be executed and the control strategy to be used, we have simulated different situations of the robot aiming the validation the employment of the predictive control approach for the brachiation robot. The robot is able to execute different types of brachiation (only one cicle or continuously motion, with under-swing and over hand motion) along the supporting line. We have developed two versions to the proposed controller, the first one considering a nonlinear dynamic model during the prediction horizong and the second considering a linearized dynamic model for prediction. The results from the different simulation show that the solution presented in this work for the brachiation robot motion was successful, making the robot able to move from one position to a forwarded position in the line. Furthermore, simulations have indicated the overall system can be executed under real time requirements.

Neste estudo apresento minha experiência com robótica nas aulas de Matemática da EMEF José Mariano Beck, desenvolvida durante os anos de 2007 e 2008. Ofereço um panorama da robótica na sociedade atual e caracterizo os termos robô, robótica e robótica educacional utilizados nesta pesquisa. Considero o estudo da robótica pedagógica e as implicações da utilização deste recurso, principalmente na mudança de concepção do papel do professor e do aluno nas aulas de matemática. Situo este trabalho na abordagem teórico-prática proposta por Ole Skovsmose, cujos cenários para investigação são pensados em paralelo com a sala de aula tradicional. O estudo se encerra com algumas relações entre a robótica e conceitos matemáticos explorados através de atividades práticas, além do relato de algumas repercussões desta experiência desenvolvida com a robótica nas minhas aulas de matemática. Também são pensadas algumas possibilidades futuras e o leitor deste trabalho é convidado a experimentar a robótica como um possível recurso didático e a construir seu próprio roteiro de experiências. / In this study, I present my experience with robotics in mathematics lessons at EMEF Jose Mariano Beck, developed during the years of 2007 and 2008. I offer a panorama of robotics in the current society and characterize the terms robot, robotics and educational robotics used in this research. I consider the study of pedagogical robotics and the implications of the use of this resource, mainly in the change of the conception of teacher's and students' roles in mathematics lessons. I situate this work in the Ole Skovsmose's theoretical-practical proposal, whose scenes for inquiry are thought in parallel with the traditional classroom. The study ends up with some relations between robotics and mathematical concepts, explored through practical activities, along with the report of some repercussions of this experience developed with robotics in mathematics lessons. Also some future possibilities are thought and the reader of this work is invited to try robotics as a possible didactical resource and to construct his own script of experiences.

Este documento trata da especificação de uma arquitetura aberta para controle de robôs manipuladores. A arquitetura é implementada utilizando o framework do projeto OROCOS, ambiente que já foi utilizado com sucesso em alguns sistemas de controle de robôs. Esta arquitetura é especificada para um robô manipulador genérico de N juntas, definindo componentes que abstraem o hardware dos robôs. A arquitetura é implementada com três tipos de controladores diferentes: PID independente por junta, controlador de torque calculado e controlador com feedforward. A sua validação é feita através da sua implementação em um robô real. Para isso é utilizada uma placa de acionamento, utilizando o barramento CAN devido ao seu determinismo e a sua taxa de comunicação. Também é necessário a utilização do modelo dinâmico do robô para as estratégias de controle de torque calculado e com feedforward. A obtenção de tal modelo é feita neste trabalho de forma analítica, e a seguir os parâmetros são identificados usando o sistema proposto. / This work deals with the specification of an open architecture for control of manipulator robots. The architecture is implemented by using the OROCOS framework. The architecture is specified for a generic manipulator robot with N joints, through definition of components which abstract the hardware of the robot. Three different controllers are implemented: an independent PID for each joint, a computed torque controller and a controller with feedforward. The validation is made through the implementation on the Janus robot. For this purpose, an actuator card is defined. This card uses the CAN bus due its determinism and bus rate. The dynamic model of Janus, used in computed torque and feedforward controllers, is obtained in an analytical way. After that, the parameters of this model are identified using the least squares method.

Submitted by Diogo Barreiros (diogo.barreiros@ufba.br) on 2017-02-17T15:18:14Z No. of bitstreams: 1 mestrado_Luiz.pdf: 2296935 bytes, checksum: cfe40df7ba936424cec5e47234d51af1 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-02-17T15:30:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 mestrado_Luiz.pdf: 2296935 bytes, checksum: cfe40df7ba936424cec5e47234d51af1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-17T15:30:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 mestrado_Luiz.pdf: 2296935 bytes, checksum: cfe40df7ba936424cec5e47234d51af1 (MD5) / O ROV, VeÍculo Operado Remotamente, É um robÔ subaquático que permite ao operador permanecer em um ambiente seguro enquanto este veículo efetua uma tarefa perigosa. Para facilitar a navega¸c˜ao com estes ve´ıculos s˜ao necess´arios dados que forne¸cam informa¸c˜oes sobre o posicionamento e o estado do ve´ıculo. Esta disserta¸c˜ao descreve o desenvolvimento de um sistema eletrˆonico de sensoriamento para navega¸c˜ao de ROV atuando em ´aguas rasas, at´e 30 metros. S˜ao consideradas v´arias estrat´egias, t´ecnicas e teorias envolvendo o projeto, o desenvolvimento, a montagem e os testes de circuitos eletrˆonicos, da calibra¸c˜ao de sensores, dos protocolos de comunica¸c˜ao e linhas de transmiss˜ao para robˆos submers´ıveis. O sistema de sensoriamento ´e composto por sensores que informam: perfis em trˆes dimens˜oes do campo magn´etico terrestre (b´ussola), acelera¸c˜ao, velocidade, posi¸c˜ao do ve´ıculo, medida da profundidade, vis˜ao colorida em duas dimens˜oes e o estado de carga da bateria de bordo. A combina¸c˜ao destes dados fornece ao operador informa¸c˜oes sobre o estado do ve´ıculo, o que possibilita uma navega¸c˜ao segura e eficiente. Para a leitura dos sinais dos sensores e transmiss˜ao destes dados `a central de controle foi desenvolvido um sistema embarcado baseado em um microcontrolador PIC. Toda a eletrˆonica desenvolvida neste trabalho foi projetada de forma modular, de modo que os diversos elementos desenvolvidos possam ser reaproveitados em outros trabalhos. Como resultados mais relevantes podemos destacar: a unidade de medida de acelera¸c˜ao que mostrou-se sens´ıvel para est´ımulos da ordem de 0,03 g, a b´ussola eletrˆonica que apresentou um erro m´aximo de 9o para as medidas de ˆangulo e o profundimetro que apresentou uma resolu¸c˜ao de 0,04 m. Estes resultados s˜ao extremamente vi alentadores e mostram que, com a continuidade e a consolida¸c˜ao das pesquisas em rob´otica m´ovel no Laborat´orio de Propriedades Opticas (LaPO), melhores resultados podem ser obtidos em um futuro pr´oximo. . Aplicações para os ROVs incluem resgate, manutenção e construção de estrutura submarinas, manutenção de plantas nucleares, medidas de poluição da água e observação.

Submitted by Diogo Barreiros (diogo.barreiros@ufba.br) on 2017-02-17T16:08:36Z No. of bitstreams: 1 Alexandre_Franco-dissertação-ppgm-versão_final.pdf: 6788743 bytes, checksum: 20c6ef425bc2ba1737ea5676d1f0e468 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-02-21T11:11:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Alexandre_Franco-dissertação-ppgm-versão_final.pdf: 6788743 bytes, checksum: 20c6ef425bc2ba1737ea5676d1f0e468 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-21T11:11:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alexandre_Franco-dissertação-ppgm-versão_final.pdf: 6788743 bytes, checksum: 20c6ef425bc2ba1737ea5676d1f0e468 (MD5) / Os robôs autônomos móveis são dotados de habilidades para executar tarefas com uma mínima intervenção do homem. Tais tarefas, no entanto, não seriam possíveis de serem realizadas se não fosse introduzida a estes robôs a capacidade da navegação autônoma. / Uma simples tarefa de deslocar o robˆo de um ponto a outro, em um ambiente, requer a execu¸c˜ao de um conjunto de etapas distintas. Em primeiro lugar ´e necess´ario o reconhecimento e a representa¸c˜ao do ambiente. Esta representa¸c˜ao ´e necess´aria para que possa ser feito, na etapa seguinte, um planejamento de trajet´oria entre um local de origem e de destino. A trajet´oria planejada ´e gerada na terceira etapa e o seu rastreamento ´e feito pelo robˆo, por meio de comandos enviados ao seu sistema de atua¸c˜ao, na etapa de mais baixo n´ıvel da navega¸c˜ao, o controle de trajet´oria. Neste trabalho s˜ao propostas t´ecnicas de gera¸c˜ao e controle de trajet´oria para robˆos m´oveis omnidirecionais, apresentando solu¸c˜oes para as duas etapas de mais baixo n´ıvel da navega¸c˜ao. M´etodos de gera¸c˜ao de trajet´oria por fun¸c˜oes cont´ınuas e por interpola¸c˜ao polinomial, s˜ao mostrados, e uma t´ecnica composta por estes dois m´etodos ´e proposta. Esta t´ecnica possibilita um planejamento de trajet´orias por curvas e segmentos de reta, gerando trajet´orias de formas variadas e suaves. S˜ao propostas t´ecnicas de controle de trajet´oria usando leis de controle baseadas na lineariza¸c˜ao por realimenta¸c˜ao de estado com compensadores de ruídos baseados em controladores difusos. O robˆo usado como estudo de caso, o Axebot, um robô omnidirecional com três rodas, ´e apresentado. O desenvolvimento dos modelos cinemático e dinâmico da sua base móvel com inclusão do modelo dinâmico dos seus atuadores ´e mostrado.

Submitted by Marcio Filho (marcio.kleber@ufba.br) on 2017-06-06T13:29:36Z No. of bitstreams: 1 mestrado_luciano.pdf: 1770348 bytes, checksum: 311bfc2531be2f0144b369d6861acb71 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-06-16T15:08:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 mestrado_luciano.pdf: 1770348 bytes, checksum: 311bfc2531be2f0144b369d6861acb71 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-16T15:08:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 mestrado_luciano.pdf: 1770348 bytes, checksum: 311bfc2531be2f0144b369d6861acb71 (MD5) / Cada sub-sistema de um robô móvel possui aspectos próprios, que devem estar integrados a fim de capacitar o robô para a realização de uma tarefa particular. Dentre estes sub-sistemas, o sensoriamento é responsável por construir uma representação dos marcos do ambiente a fim de fornecer informações relevantes para a navegação do robô. Em geral, a construção de uma representação do ambiente possui alto custo computacional, devido a inaptidão nas estimativas de medição dos sensores. A proposta deste trabalho é a construção de um sistema de sensoriamento, baseado em fusão de sensores, de baixo custo computacional. O objetivo do sistema é o reconhecimento e localização espacial de objetos. A abordagem para o sistema se baseia na fusão redundante e complementar de dados dos sensores envolvidos (uma câmera e sensores de distância), utilizando Lógica Difusa. Para a classificação e localização dos objetos na imagem, o método de Máquina de Vetores de Suporte é utilizado e os resultados obtidos apontam para um bom desempenho nestas tarefas, com a utiliza¸c˜ao de apenas uma amostra de treinamento e sem qualquer tipo de processamento de imagem prévio. Ao final do processo, uma descrição dos objetos na cena é enviada para o robô, com informações detalhadas sobre cada objeto detectado no quadro considerado. O sistema de sensoriamento proposto ´e aplicado no ambiente de experimentação de futebol de robôs, cujas regras determinam as restrições para a arquitetura do sistema

Submitted by Maísa Soares dos Santos Lopes (msslopes@gmail.com) on 2017-09-21T17:02:08Z No. of bitstreams: 1 Tese Maisa Soares dos Santos Lopes.pdf: 2806833 bytes, checksum: 799fe0aebdcf700a36267af77992048a (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-10-02T15:36:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese Maisa Soares dos Santos Lopes.pdf: 2806833 bytes, checksum: 799fe0aebdcf700a36267af77992048a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-02T15:36:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Maisa Soares dos Santos Lopes.pdf: 2806833 bytes, checksum: 799fe0aebdcf700a36267af77992048a (MD5) / Programação de computadores é uma habilidade importante que os profissionais da área de Tecnologia de Informação devem possuir. Entretanto, o estudo de programação é considerado difícil e pouco atraente para a maioria dos alunos. Apesar dos vários estudos desenvolvidos na tentativa de melhorar esta situação, ainda existe necessidade de recursos educacionais que motivem e estimulem os alunos. Esta tese tem como objetivo propor uma arquitetura modular para um ambiente dinâmico voltado ao ensino aprendizagem de programação, baseada na integração de aprendizagem colaborativa suportada por computador, robótica móvel e laboratório remoto. A arquitetura proposta possibilita a contextualização do ensino e a utilização de estratégia de planejamento, codificação e teste de soluções de problemas e pode ser aplicada na educação à distância ou de forma complementar ao ensino tradicional. Para verificar a viabilidade da arquitetura, optou-se pela construção de um protótipo, denominado de LaraPC, um ambiente virtual de aprendizagem otimizado com suporte à experimento de robótico remoto, programação colaborativa, interação síncrona entre os usuários e ferramenta para análise de problema. Para compor o LaraPC, foi desenvolvido o ambiente para programação e controle de um robô móvel que integra um laboratório remoto e uma ferramenta de programação online onde é possível realizar atividades práticas individualmente ou em grupo. Os testes empíricos e de inspeção serviram de validação experimental do trabalho. Os resultados mostram que o conjunto de soluções adotadas comprova a capacidade da arquitetura em atender aos requisitos identificados e que, embora a validação de utilização ainda não esteja completa, o sistema é um ambiente com potencial para envolver e motivar os alunos na aprendizagem de programação.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2007 / Bibliografia: f. 130-139 / A introdução da tecnologia no ensino vem apresentando muitas questões relacionadas ao seu uso e, entre elas, está a da preparação do professor para integrar estas tecnologias na sua prática pedagógica. Diversos fornecedores de tecnologia oferecem sugestõe / The introduction of the technology in education comes presenting many questions related to its use and, between them, the preparation of professor in these technologies integration in pedagogical practices. Many suppliers of technology offer suggestions t

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2007 / Bibliografia: f. 125-128 / Os modernos sistemas de manufatura se caracterizam pela fabricação de uma extensa de linha de produtos o que os identificam como sistemas multi-produtos. Sendo assim, tais sistemas são marcados por um alto grau de flexibilidade e complexidade presente em / Modern manufacturing systems are caracheterized by the fabrication of an extensive amount of products, which identifies them as multi-product systems. These systems are marked by a high degree of flexibility and complexity in their processes. Flexibility