Human machine interface has been a growing field of scientific research for the last years. Conventional robots have been conceived as rigid metallic structures and, when metal meets human tissue, it is necessary to break the mindset in order to achieve better interaction. Exoskeletons, often called wearable robots, shares the same challenges with applications ranging from industry, to military, medicine and entertainment. This work introduces a systematic design of a development platform for exoskeleton research supported by Requirement Engineering and implemented through prototyping. The dynamics of the human joint and the robotic joint are modelled with different couplings between them. A Model Reference Adaptive Control is proposed as a solution for exoskeleton control and simulations indicate that it is capable of estimating human joint parameters in real time. The Model Reference controller is implemented, with successful modulation of the robotic joint apparent impedance. From a practical perspective, we present the design and construction of an experimental workbench and the use of an on-line repository for the control software development. The on-line repository results in a viable way for collaborative project management, software versioning and scientific contribution. The experimental workbench which was designed to meet the stakeholders needs - the university, patients and therapists - being of modular application, easy to operate and relatively low cost, can be used to conduct motor control experiments and rehabilitation tasks. / Interface homem e máquina tem sido um campo crescente de pesquisa científica nos últimos anos. Robôs convencionais têm sido concebidos como estruturas metálicas rígidas que, quando em contato com o tecido humano, faz necessário romper com o modo de pensar corrente para atingir uma melhor interação. Exoesqueletos, chamados também de robôs vestíveis, compartilham destes desafios e abrangem aplicação na indústria, militar, medicina e entretenimento. Este trabalho introduz uma abordagem sistemática, baseada em Engenharia de Requisitos e Prototipagem, para projeto de uma plataforma de desenvolvimento para pesquisa em exoesqueletos. A dinâmica da junta humana e da junta robótica são modeladas para diferentes acoplamentos entre si. O Controle Adaptativo por Modelo de Referência é proposto como uma solução para controle de exoesqueletos; simulações indicam ser capaz de estimar os parâmetros da junta humana em tempo real. O controlador por Modelo de Referência foi implementado, tendo sucesso na modulação da impedância aparente da junta robótica. De uma perspectiva mais prática, é apresentado o projeto e construção de uma bancada experimental e o uso de um repositório online para desenvolvimento do software de controle. O repositório on-line viabiliza gestão de projetos colaborativos, focado em versionamento de software e contribuição científica. A bancada experimental foi projetada para atender as necessidades de diferentes stakeholders - a universidade, os pacientes e terapeutas - sendo de aplicação modular, de fácil operação e relativo baixo custo, é capaz de conduzir experimentos de controle motor e tarefas de reabilitação.

Robôs manipuladores espaciais serão aplicados, em um futuro próximo, em serviços de resgate e manutenção de naves e satélites em órbita. O estudo e o desenvolvimento de controladores para esse tipo de sistema é fundamental para que essas aplicações se tornem realidade. Nesta tese, uma plataforma experimental é construída para possibilitar a avaliação comportamental desse tipo de sistema. Baseada em um módulo de flutuação por colchões de ar, é composta por uma base livre, elos conectados por juntas e efetuadores. Duas possibilidades de flutuação foram definidas para tornar a estrutura mais versátil, a primeira utiliza uma câmara de ar na mesa de apoio e a segunda utiliza câmaras de ar na base e em cada junta do robô. Sua estrutura mecânica modular permite diversas configurações, com um ou dois braços compostos por elos rígidos ou flexíveis. Toda a eletrônica de comando e a alimentação dos componentes do robô são alocadas em sua base flutuante, baseando a comunicação do sistema com o computador remoto em um padrão de comunicação sem fio. O software de controle, desenvolvido em Matlab e residente no computador remoto, apresenta uma interface amigável e intuitiva, possibilitando a utilização tanto do UARM como do robô de base livre flutuante para testes simulados e experimentais de sistemas de controle. A principal característica dos manipuladores espaciais é o acoplamento dinâmico entre a base e o braço robótico. A fim de evitar as complicações envolvidas no mapeamento cinemático desses sistemas, o problema de acompanhamento de trajetória é formulado diretamente no espaço da tarefa. Assim as posições do efetuador do manipulador são diretamente controladas. O equacionamento dinâmico do manipulador de base livre flutuante é descrito a partir do conceito do Manipulador Dinamicamente Equivalente. Propõe-se uma solução de controle adaptativo robusto baseado no critério H Infinito para lidar com o problema de acompanhamento de trajetória sujeito a incertezas no modelo e distúrbios externos. A adaptabilidade das redes neurais é aliada à robustez definida por um controlador H Infinito não linear, compondo diferentes técnicas desenvolvidas de acordo com o conhecimento e a disponibilidade do modelo do robô para o controlador. A análise de resultados de simulação e de experimentos realizados no UARM mostraram a aplicabilidade dos métodos, assim como sua capacidade de robustez. Gráficos ilustraram o procedimento do acompanhamento de trajetória realizado pelo efetuador do manipulador espacial identificando a ação das leis de controle propostas. Uma comparação numérica entre as estratégias foi estabelecida por índices de desempenho relacionados ao consumo de energia e ao erro de acompanhamento / Space manipulators robots will be applied, in a near future, in rescue services and maintenance of spacecraft and satellites in orbit. The study and development of controllers for this type of system is crucial to ensure that those applications become reality. At this thesis, an experimental platform is built to enable behavioral assessment of this type of system. Based on a floating module by air bearings, it is composed by a free base, links connected by joints and end-effectors. Two possibilities of fluctuation were set to make the structure more versatile. The first uses an air chamber in the support desk and the second uses air chambers at the base and in each joint of the robot. Its modular mechanical structure allows a variety of configurations, with one or two arms which may be composed of flexible or rigid links. The entire command electronics and the power of the robots components are allocated in its floating base, basing the system communication with the remote computer in a wireless communication standard. The control software, developed in Matlab and residing on the remote computer, presents a friendly and intuitive interface, enabling the use of both the UARM and the free-floating base robot for simulated and experimental testing of control systems. The main characteristic of space manipulators is the dynamic coupling between the base and the robotic arm. In order to avoid the complications involved in kinematic mapping of these systems, the problem of trajectory tracking is formulated directly in task space. So the positions of the manipulator end-effector are directly controlled. The dynamic equation of the free-floating manipulator is described from the concept of Dynamically Equivalent Manipulator. A solution of adaptive robust control is proposed, based on H¥ criterion to deal with the problem of trajectory tracking subject to uncertainties in the model and external disturbances. The adaptability of neural networks is combined with robustness defined by a nonlinear H Infinite controller composing different techniques developed in accordance with the knowledge and the availability of the robots model to the controller. The analysis of results of simulation and experiments performed in UARM showed the applicability of the methods, as well as its capacity for robustness. Graphs have illustrated the trajectory tracking procedure conducted by the end-effector of the space manipulator identifying the action of control laws proposed. A numerical comparison between the strategies was provided by performance indices related to energy consumption and the tracking error

Reabilitação robótica tem um papel importante em exercícios terapêuticos ao combinar robôs com jogos sérios de computador em uma atraente plataforma terapêutica. Entretanto, a tarefa de medir o grau de adesão do paciente ao tratamento não é trivial. A dificuldade de aplicar técnicas baseadas em questionários e entrevistas, particularmente em pacientes que tiveram a fala comprometida por acidente vascular encefálico (AVE), nos inspirou a investigar técnicas não verbais e não invasivas para classificar emoções. Com este propósito, uma rede neural supervisionada foi projetada para interpretar imagens térmicas infravermelhas faciais de indivíduos realizando terapia robótica de reabilitação integrada com os jogos. Uma base de dados contendo imagens de 8 voluntários foi criada e contém reações emocionais espontâneas e provocadas. No total, foram analizadas 2445 imagens térmicas faciais, em média 100 imagens por pessoa por 3 categorias de emoções (neutra, motivado e sobrecarregado). Baseado em análise de matriz de confusão, os resultados experimentais se correlacionaram muito bem com as estimativas manuais, produzindo um desempenho global de 92,6%. / Rehabilitation robotic plays an important role in therapeutic exercises by combining robots with computer serious games into an attractive therapeutic platform. However, measuring the degree of engagement of the user is not a trivial task. The difficulty of applying question-based techniques, particularly for patients who have the speech capacity compromised due to cerebrovascular accidents, has inspired us to investigate noninvasive and nonverbal techniques aiming to classifying emotions. For this purpose, a supervised artificial neural network interprets facial infrared thermal images of individuals performing rehabilitation robotic therapy integrated with games. A database containing images of 8 users was generated by combining evoked and spontaneous emotional reactions. In total, 2445 facial thermal images with an average of 100 images per person for three categories of emotions (neutral, motivated, and overstressed) were analyzed. Based on confusion matrix analysis, the experimental results correlated very well with manual estimates, producing an overall performance of 92.6%.

INTRODUÇÃO: O câncer de próstata é responsável por 15% dos casos novos de câncer que acometem os homens e pela 5ª causa de morte. As técnicas minimamente invasivas, sobretudo a cirurgia robótica tornou-se a técnica comumente empregada nos Estados Unidos. Muitos artigos tentam demonstrar a curva de aprendizado necessária para a estabilização dos resultados, mas a implementação de novas tecnologias passa por diversos desafios, além da avaliação de seus resultados e dos custos, o que em países em desenvolvimento pode ter um importante impacto no sistema de saúde. OBJETIVO: Avaliar a curva de aprendizado da prostatectomia radical laparoscópica robótica assistida (PRRA) para o tratamento do câncer de próstata, de acordo com a continência urinária, a potência sexual, o tempo cirúrgico e o controle oncológico. MÉTODOS: Duzentos pacientes com neoplasia de próstata localizada submetidos à PRRA por um único cirurgião foram divididos em quatro grupos de acordo com a sequência das cirurgias. Foram avaliados os dados intra-operatórios, como: tempo cirúrgico, perda sanguínea estimada e as margens cirúrgicas. Também durante o pósoperatório foram avaliadas a potência (IIEF) e a continência (ICIQ). RESULTADOS: Os pacientes apresentaram idade média de 60,6 anos (59,72-61,61), volume prostático ao toque retal de 40 gramas e valor do PSA 6,95 ng/ml (5,79-8,10) semelhantes em todos os grupos (p > 0,05). A biópsia prostática pré-operatória mostrou diferença no escore de Gleason e no tamanho da próstata, sendo que o escore 6 foi menos frequente no grupo 4, representado por 23 pacientes (46%) e no grupo 1, com 39 pacientes (78%) (p < 0,01). Já o tamanho prostático avaliado pelo USTR foi de 39,6 gramas (29,75-48,7) no grupo 4 e 30,5 gramas (23,0-38,15) no grupo 2. A curva de aprendizado estabelecida demonstrou uma diminuição no tempo cirúrgico de 157 minutos (145-170) no grupo 1, para 132 minutos (119-140) no grupo 2 (p < 0,01). A perda sanguínea estimada também se reduziu aproximadamente pela metade: de 395 ml (250-500) no grupo 1, para 200 ml (150-250) no grupo 3 (p < 0,01). As margens positivas reduziram de 16% para apenas 8%, mas se mostraram estatisticamente semelhantes (p=0,236). A capacidade de penetração com doze meses praticamente dobrou de 38% (19 pacientes) no grupo 1 para 80% (40 pacientes) no grupo 4 (p=0,003). A continência avaliada com um ano mostrou-se melhor no grupo 4 (98%) quando comparado aos pacientes do grupo 1 (94%) (p=0,001). As complicações foram estatisticamente semelhantes entre os quatro grupos (p = 0,668). A análise da recidiva bioquímica não demonstrou diferença (p > 0,05). CONCLUSÕES: A curva de aprendizado da PRRA é variável de acordo com o parâmetro a ser avaliado, e apesar do equipamento e da tecnologia, à medida que se aumenta a experiência do cirurgião, melhores resultados são obtidos. O tempo de cirurgia e o sangramento estabilizaram-se, respectivamente, após 50 e 100 PRRA. A potência e a continência, por sua vez, estabilizaram-se após 150 PRRA. É importante ressaltar que o controle oncológico necessita de um período de acompanhamento mais longo para ser avaliado / BACKGROUND: Prostate cancer is responsible for 15% of new cases of male cancer and is the fifth leading cause of death. Minimally invasive and mainly, robotic surgery technique became the technique most widely utilized in the United States. Many articles have tried to demonstrate the required learning curve to achieve the plateau. Although, new techniques implementation go through many challenges besides the evaluation of its results, costs also became an issue, which may impact in developing countries health system. OBJECTIVE: We aim to evaluate the learning curve of robot-assisted radical prostatectomy (RARP) for the treatment of prostate cancer, according to continence, potency, surgical time and oncologic control. METHODS: Two hundred patients with localized prostate cancer that underwent RARP by a single surgeon were divided into four groups according to its surgical sequence. Intraoperative data, such as surgical time, estimated blood loss and margins were recorded. Also postoperative functional parameters as continence and potency were gathered using validated questionnaires (ICIQ and IIEF). RESULTS: Patients mean age were 60.6 years (59.72- 61.61), mean prostate volume at digital rectal examination was 40 grams and PSA value 6.95 ng/ml (5.79-8.10) were similar in all groups (p > 0.05). Pre-operative prostate biopsy showed difference in Gleason score and prostate size. Gleason score 6 was less frequent in group 4, 23 patients (46%), than group 1, 39 patients (78%)(p <0.01) and prostate size at TRUS was 39.6 grams (29.75- 48.7) in group 4 and 30.5 grams (23.0- 38.15) in group 2. The established learning curve showed a reduction on surgical time from 157 minutes (145-170) in group 1 to 132 minutes (119-140 min) in group 2 (p < 0.01). The estimated blood loss also decreased almost to half, from 395 ml (250-500) in group 1 to 200 ml (150-250) in group 3 (p < 0.01). Positive margins decreased from 16% to only 8 %, but were statistically similar (p=0.236). Nineteen patients (38%) could have sexual intercourse at an year after the surgery, in the first group but latest, in the fouth group, it doubled to 40 patients (80%) (p=0.003). Also continence improved in group 4(98%) when compared with group 1 (94%) (p=0.001). Complications were similar between groups (p=0.668). Biochemical recurrence also showed no difference (p > 0.05). CONCLUSIONS: Therefore, the learning curve of the RARP is variable according to the evaluated parameter and obviously, despite the equipment and technology, the increase of surgical experience the best the outcome. Surgery time plateau were achieved at 50 RARP, estimated blood loss stabilized after 100 surgeries, sexual function and urinary continence after 150 RARP. Cancer control requires a longer follow-up period for review

As ligas com memória de forma (Shape Memory Alloy - SMA) consistem em um grupo de materiais metálicos que possuem a habilidade de retornar a um formato ou tamanho previamente definido quando submetidas a um ciclo térmico adequado, devido a alterações em sua estrutura cristalina. Esta mudança não é um processo termodinamicamente reversível, apresentando, conseqüentemente, histerese. Portanto, a característica principal destes materiais é a habilidade de sofrer grandes deformações e, em seguida, recuperar sua forma original quando a carga é removida ou o material é aquecido. Assim, pode-se utilizar esse fenômeno para construir atuadores leves e silenciosos, como verdadeiros músculos metálicos. O desenvolvimento de atuadores com as SMAs apresenta grande atrativo para diversos campos da engenharia, principalmente na área de robótica, substituindo os atuadores convencionais de grande peso e ruidosos, como motores, válvulas solenóides, etc. Entretanto, para o bom desempenho de atuadores SMA requer-se um complexo sistema de controle e resfriamento, reduzindo-se o tempo de resposta do atuador e minimizando-se os efeitos da histerese. Neste trabalho, propõe-se um inovador sistema de resfriamento, baseado em pastilha termo-elétrica (efeito Seebeck-Peltier). Este método possui a vantagem de ser mais compacto e simples que outros métodos de resfriamento forçado. Um modelo matemático completo foi também desenvolvido, e um protótipo experimental foi construído. Diversos experimentos foram utilizados para a validação do modelo e para a identificação de todos seus parâmetros. Analisou-se então a aplicabilidade de um controle de posição baseado em algoritmo PID, utilizando-se diversos métodos de ajuste de ganhos. Verificou-se um desempenho razoável, com uma largura de banda em malha fechada de aproximadamente 0,37Hz. Em seguida, desenvolveu-se um sistema de controle de posição baseado em teoria de modos deslizantes (sliding mode control), que utiliza o modelo matemático do sistema e leva em conta as não linearidades existentes. Embora matematicamente mais complexo, obteve-se um desempenho superior ao PID, com largura de banda de 0,69Hz. Diversos experimentos confirmaram também a robustez deste controlador e seu bom desempenho na presença de distúrbios. / Shape Memory Alloys (SMA) consist of a group of metallic materials that demonstrate the ability to return to some previously defined shape when subjected to the appropriate thermal cycle, due to shift in the materials crystalline structure. The change that occurs within SMAs crystalline structure is not a thermodynamically reversible process and results in hysteresis behavior. The key feature of these materials is the ability to undergo large plastic strains and subsequently recover these strains when a load is removed or the material is heated. Such property can be used to build silent and light actuators, similar to a mechanical muscular fiber. SMA actuators have several advantages in several engineering fields, mainly in robotics, replacing the conventional actuators like motors or solenoids. However, the good performance of the SMA actuator depends on a complex control and cooling systems, reducing the time constant and minimizing the effects of hysteresis. In the present work, a novel cooling system is proposed, based on thermo-electric effect (Seebeck-Peltier effect). Such method has the advantage of reduced weight and requires a simpler control strategy compared to other forced cooling systems. A complete mathematical model of the actuator was also derived, and an experimental prototype was implemented. Several experiments were used to validate the model and to identify all parameters. A PID position control system was developed and implemented in the prototype, using several tuning methods. A good performance was obtained, with a cut-off frequency of 0.37Hz. A position controller based on sliding mode theory was then developed, using the mathematical model of the system and taking into account the non-linear effects. Although such controller presents a more complex mathematical derivation, a better performance was obtained, with a cut-off frequency of 0.69Hz. Several experiments confirmed the robustness and disturbance filtering properties of the sliding mode controller.

Este trabalho de mestrado propõe a aplicação de um controlador robusto recursivo, de um controlador robusto com critério H \'INFINITO\', obtido via Teoria dos Jogos e de um controlador H \'INFINITO\' obtido através de LMIs, em um modelo dinâmico de robô bípede com joelhos e tronco. Considera-se um bípede planar de caminhar passivo, ou seja, possuí um ciclo limite e sete graus de liberdade, estando sujeito a incertezas paramétricas e a distúrbios de torque externo. A principal vantagem do controlador robusto recursivo é a ausência de ajustes de parâmetros auxiliares, facilitando a sua implementação online. Já o controlador H \'INFINITO\' obtido através da Teoria dos Jogos possuí a vantagem de não precisar de cálculos offline, tais como solucionar Desigualdades Matriciais Lineares. Já o último controlador implementado possuí a vantagem de ter seu ganho variando no tempo, assim como o controlador robusto recursivo. Os resultados de simulação apresentados mostram a eficácia na implementação desses controladores em robôs bípedes, obtendo-se índices de desempenho que tendem a mostrar um melhor resultado do controlador H \'INFINITO\' obtido através da Teoria dos Jogos. / This work proposes the implementation of a recursive robust control, a robust control with H \'INFINITO\' criterion obtained from game theory and a robust control with H \'INFINITO\' criteria obtained from the solutions of LMIs, in a dynamic model of a biped robot with knees and torso. We consider a planar biped robot with passive walk, i.e. it has limit-cycle, and has seven degrees of freedom. Also it is subject to parametric uncertainties and external disturbances. The main advantage of the recursive robust controller is the absence of auxiliary parameter settings, facilitating its implementation online. Since the controller H \'INFINITO\' obtained from the game theory has the advantage of not needing an offline calculation, such as solving linear matrix inequalities. And the third one has the advantage of the variable gain in time, witch occur with the recursive control too. The simulation results show the effectiveness of these controllers and the performance index show a tendency of better results applying the H \'INFINITO\' obtained from game theory.

o trabalho tem como objetivo o estudo e a aplicação da técnica de hardware-in-the-loop como uma ferramenta de suporte no processo de desenvolvimento de uma mão artificial robótica. Os esforços se concentram no desenvolvimento de um ambiente computacional e um ambiente experimental para trabalharem em conjunto e simultaneamente. No ambiente computacional foi desenvolvido o modelo do sistema simulado em tempo real. No ambiente experimental, partes do protótipo da mão robótica foram implementadas. Em ambos os casos, foram desenvolvidos e empregados um controlador seguidor multivariável. Adotando este tipo de abordagem, partes do sistema simulado em tempo real poderão ser substituídas - à medida de suas necessidades - por partes físicas, como por exemplo: sensores, atuadores e novos hardwares de controle, possibilitando uma considerável redução de investimento em hardware e de tempo de projeto. / The purpose of this work is the study and the application of the hardware-in-the-loop technique as a support tool in the development process of an artificial robotic hand. The efforts concentrate on the development of a computational and experimental environment to work together and simultaneously. In the computational environment, the simulated system model was developed in real-time. In the experimental environment, prototype parts of the robotic hand were implemented. In both cases, a multivariable controIler was developed and utilized. By adopting this approach, parts of the system simulated in real time can be substituted - according to the needs - by physical parts, such as: sensors, actuators, and new control hardware, allowing a considerable investment reduction in hardware and in time of project.

This work presents an alternative method for 3D bipedal gait design using independent controllers for the plane of motion frontal and sagittal. The use of virtual constraints to design a stable gait for the frontal system is fully developed and studied in this work and the resulting gait simulated. The results, although not definitive, are promising. / Esta tese apresenta um método alternativo de síntese de marcha bípede 3D usando controladores independentes projetados para os planos de movimento frontal e sagital. O uso de restrições virtuais no projeto de uma marcha estável para o plano frontal é completamente desenvolvido e estudado neste trabalho. A marcha resultante é simulada e os resultados, apesar de ainda não definitivos, são promissores.

Orientador: Jacques Wainer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-09-11T21:14:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinheiro_PauloGurgel_M.pdf: 1259816 bytes, checksum: a4783df9aa3755becb68ee233ad43e3c (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Em um problema de localização multirrobô cooperativa, um grupo de robôs encontra-se em um determinado ambiente, cuja localização exata de cada um dos robôs é desconhecida. Neste cenário, uma distribuição de probabilidades aponta as chances de um robô estar em um determinado estado. É necessário então, que os robôs se movimentem pelo ambiente e gerem novas observações que serão compartilhadas, para calcular novas estimativas. Nos últimos anos, muitos trabalhos têm focado no estudo de técnicas probabilísticas, modelos de comunicação e modelos de detecções, para resolver o problema de localização. No entanto, a movimentação dos robôs é, em geral, definida por ações aleatórias. Ações aleatórias geram observações que podem ser inúteis para a melhoria da estimativa. Este trabalho apresenta uma proposta de localização com suporte a planejamento de ações. O objetivo é apresentar um modelo cujas ações realizadas pelos robôs são definidas por políticas. Escolhendo a melhor ação a ser realizada, é possível receber informações mais úteis dos sensores internos e externos e estimar as posturas mais rapidamente. O modelo proposto, denominado Modelo de Localização Planejada - MLP, utiliza POMDPs para modelar os problemas de localização e algoritmos específicos de geração de políticas. Foi utilizada a localização de Markov como técnica probabilística de localização e implementadas versões de modelos de detecção e propagação de informação. Neste trabalho, um simulador de problemas de localização multirrobô foi desenvolvido, no qual foram realizados experimentos em que o modelo proposto foi comparado a um modelo que não faz uso de planejamento de ações. Os resultados obtidos apontam que o modelo proposto é capaz de estimar as posturas dos robôs com uma menor quantidade de passos, sendo significativamente mais e ciente do que o modelo comparado sem planejamento. / Abstract: In a cooperative multi-robot localization problem, a group of robots is in a certain environment, where the exact location of each robot is unknown. In this scenario, there is only a distribution of probabilities indicating the chance of a robot to be in a particular state. It is necessary for the robots to move in the environment generating new observations, which will be shared to calculate new estimates. Currently, many studies have focused on the study of probabilistic techniques, models of communication and models of detection to solve the localization problem. However, the movement of robots is generally defined by random actions. Random actions generate observations that can be useless for improving the estimate. This work describes a proposal for multi-robot localization with support planning of actions. The objective is to describe a model whose actions performed by robots are defined by policies. Choosing the best action to be performed, the robot gets more useful information from internal and external sensors and estimates the posture more quickly. The proposed model, called Model of Planned Localization - MPL, uses POMDPs to model the problems of location and specific algorithms to generate policies. The Markov localization was used as probabilistic technique of localization and implemented versions of detection models and information propagation model. In this work, a simulator to multi-robot localization problems was developed, in which experiments were performed. The proposed model was compared to a model that does not make use of planning actions. The results showed that the proposed model is able to estimate the positions of robots with lower number of steps, being more e-cient than model compared. / Mestrado / Inteligencia Artificial / Mestre em Ciência da Computação

Esta dissertação apresenta o projeto, a construção e a avaliação experimental de uma plataforma móvel autônoma construída para atender os seguintes requisitos: 1) seguir uma trajetória previamente planejada utilizando para isto uma fusão entre as informações provenientes da sua odometria e dos marcos externos artificiais distribuídos no ambiente, e 2) transmitir em tempo real informações relativas à postura (posição + orientação) estimada pela plataforma para um computador base. As informações provenientes da odometria da plataforma são obtidas utilizando encoders incrementais ópticos construídos em rodas auxiliares. A informação proveniente dos marcos externos é obtida a partir de 5 sensores de infravermelho que detectam segmentos de faixa branca (grade reticulada com diagonais) colocados sobre piso preto. São implementados dois algoritmos embarcados, um algoritmo de controle e um algoritmo de estimação da trajetória realizada pela plataforma. O algoritmo de controle é utilizado para corrigir a orientação da plataforma ao longo da trajetória realizada. O algoritmo de estimação calcula a postura (posição + orientação) da plataforma no ambiente e envia o resultado para o computador base em tempo real. Os resultados experimentais mostram que os algoritmos de controle e estimação da trajetória efetivamente: 1) fazem a plataforma seguir a trajetória planejada com pequenos erros e 2) evitam o acúmulo do erro de odometria decorrente do uso do método de dead-reckoning.