Nesta dissertação é realizado um estudo comparativo entre controladores robustos projetados para sistemas lineares em espaço de estado sujeitos a incertezas paramétricas. O objetivo é resolver problemas de acompanhamento de trajetória de robôs. O estudo é realizado em um robô móvel com tração diferencial e em um quadricóptero. Para tal, é aplicado um Regulador Linear Quadrático Robusto no qual engloba em uma estrutura unificada todos os parâmetros de incerteza de entrada e saída de maneira recursiva, útil em aplicações em tempo real. A fim de demonstrar a eficiência do Regulador Robusto, resultados de simulações e de experimentos são empregados comparando-o com controle Η∞ não linear via teoria dos jogos e com um controle Proporcional-Derivativo mais torque calculado. / This work provides a comparative study between robust controllers for linear statespace systems subject to parametric uncertainties to solve trajectory tracking problems. The study is developed in a mobile robot with differential traction and in a quadricopter. A Robust Linear Quadratic Regulator is applied, which encompasses in a unified framework all input and output uncertain parameters, useful in online applications. In order to show the effectiveness of the robust regulator, simulations and experiments results allow the comparison with nonlinear Η∞ control via game theory and with a Proportional- Derivative control plus computed torque.

Nesta dissertação é realizado um estudo comparativo entre controladores robustos projetados para sistemas lineares em espaço de estado sujeitos a incertezas paramétricas. O objetivo é resolver problemas de acompanhamento de trajetória de robôs. O estudo é realizado em um robô móvel com tração diferencial e em um quadricóptero. Para tal, é aplicado um Regulador Linear Quadrático Robusto no qual engloba em uma estrutura unificada todos os parâmetros de incerteza de entrada e saída de maneira recursiva, útil em aplicações em tempo real. A fim de demonstrar a eficiência do Regulador Robusto, resultados de simulações e de experimentos são empregados comparando-o com controle Η∞ não linear via teoria dos jogos e com um controle Proporcional-Derivativo mais torque calculado. / This work provides a comparative study between robust controllers for linear statespace systems subject to parametric uncertainties to solve trajectory tracking problems. The study is developed in a mobile robot with differential traction and in a quadricopter. A Robust Linear Quadratic Regulator is applied, which encompasses in a unified framework all input and output uncertain parameters, useful in online applications. In order to show the effectiveness of the robust regulator, simulations and experiments results allow the comparison with nonlinear Η∞ control via game theory and with a Proportional- Derivative control plus computed torque.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The purpose of this work is to present the development of a robotic leg, based on a four-bar 4R spatial mechanism, named as Bennett s mechanism. Using an adequate configuration of this mechanism, it is possible to describe a spatial curve, which is similar to the profile of a gait, using only one degree of freedom. Due to its simplicity, the modeled leg is simpler than the legs which are currently used on the mobile robots. To make easy the obstacles transposition, another two degrees of freedom had been added to the leg, allowing it a higher mobility. These aditional degrees of freedom don t compromise the performance of the structure because they are used just during the crossing of the obstacle, where the robot normally moves at lower speeds. The modeled leg, although not to have its configuration optimized, it has presented good results, being capable of crossing obstacles of considerable dimensions, comparing to its own dimensions. Graphical simulations have shown that the physical dimensions of the structure influence the dimensions of the obstacle that the leg can transpose. / O objetivo desse trabalho é apresentar o desenvolvimento de uma perna robótica, modelada com base em um mecanismo espacial de quatro barras do tipo 4R, denominado mecanismo de Bennett. Sabe-se que com uma configuração adequada desse mecanismo é possível descrever uma trajetória espacial, com perfil similar ao perfil de um passo, utilizando apenas um grau de liberdade. Em função disso, a perna modelada é bem mais simples do que a grande maioria das pernas que são utilizadas atualmente nos robôs móveis. Em função da necessidade de se transpor obstáculos, foram adicionados à perna dois graus de liberdade, dando a ela uma maior mobilidade. Esses graus de liberdade adicionais não comprometem o desempenho da estrutura, pois são utilizados apenas durante a transposição de obstáculos, que é uma situação na qual o robô normalmente se movimenta a velocidades mais baixas. A perna modelada, apesar de não ter tido sua configuração otimizada, apresentou resultados satisfatórios, sendo capaz de transpor obstáculos de dimensões comparativas às dimensões da perna. As simulações gráficas confirmam que as dimensões físicas da estrutura exercem grande influência sobre as dimensões de obstáculos que a perna pode transpor. / Mestre em Engenharia Mecânica

O adequado deslocamento autônomo de robôs móveis entre fileiras de cultura agrícola implica a apropriada configuração estrutural do veículo, bem como considerar a detecção das filas de plantas ou árvores, e também o desenvolvimento de um sistema de controle de locomoção. Esta tese apresenta o desenvolvimento de um sistema de controle em malha fechada baseado na técnica de otimização H∞, que é aplicado no deslocamento entre fileiras de plantio de um robô móvel agrícola em escala reduzida. Mais especificamente, o foco deste trabalho é o seguimento de caminhos na cultura através da aplicação de técnicas de controle robusto. Duas questões foram fundamentais na elaboração da tese: 1) \"Quais são os métodos e procedimentos necessários para implementar a navegação autônoma de um protótipo de robô móvel entre fileiras de cultura agrícola?\" e, 2) \"É possível aplicar os conceitos relativos a sistemas de controle em malha fechada para solucionar o problema da navegação autônoma do robôs móveis entre fileiras de cultura agrícola?\". Primeiramente é apresentada uma revisão bibliográfica sobre robôs móveis agrícolas que tem locomoção baseada em rodas. Posteriormente, os conceitos relacionados com o projeto de controle baseado na técnica de otimização H∞ são fundamentados. Em seguida, são descritos os detalhes relacionados com a construção da plataforma robótica proposta, o projeto do controlador de caminho, as respectivas simulações e as especificações para a realização de testes em ambiente agrícola. Finalmente os resultados alcançados são apresentados. Conclui-se que o sistema de controle proposto se mostrou efetivo na realização da navegação autônoma do robô entre as fileiras da cultura previamente configuradas para a avaliação do seu desempenho. / Appropriate autonomous navigation of mobile robots between crop rows implies, besides appropriate structural configuration, considering detection of plants or trees in rows, as well as the development of a locomotion control system. Consequently, this thesis presents the development of a closed loop control system based on H∞ optimization technique, which is applied to control the navigation of a low scale car-like mobile robot between crop rows; more specifically, main focus of this work is tracking paths in the culture, by the application of robust control techniques. Two questions were fundamental in the development of the thesis: 1) which are the methods and procedures to implement the autonomous navigation of a mobile robot prototype between crop rows? And 2) is it possible to apply the concepts of closed-loop control systems to solve the problem of autonomous navigation of mobile robots between crop rows? Firstly, we provide a literature review on agricultural mobile robots whose mobility depends on wheels. Secondly, control systems design fundamentals based on the H∞ optimization technique are addressed. Thirdly, details related to the construction of the proposed robotic platform and also the design of the proposed path controller (including its simulation and specifications for testing within an agricultural environment) are described. Finally, results of our findings are presented. It is concluded that our control system showed to be effective in the realization of autonomous navigation between crop rows in agricultural environment, which was properly configured in order to evaluate the performance of our robot.

Os métodos de Aprendizagem por Reforço (AR) se mostram adequados para problemas de tomadas de decisões em diversos domínios por sua estrutura flexível e adaptável. Apesar de promissores, os métodos AR frequentemente tem seu campo de atuação prático restrito a problemas com espaço de estados de pequeno ou médio porte devido em muito à forma com que realizam a estimativa da função de avaliação. Nesta tese, uma nova abordagem de AR, denominada de Agente Topológico de Aprendizagem por Reforço (ATAR), inspirada em aprendizagem latente, é proposta para acelerar a aprendizagem por reforço através de um mecanismo alternativo de seleção dos pares estado-ação para atualização da estimativa da função de avaliação. A aprendizagem latente refere-se à aprendizagem animal que ocorre na ausência de reforço e que não é aparente até que um sinal de reforço seja percebido pelo agente. Este aprendizado faz com que um agente aprenda parcialmente uma tarefa mesmo antes que este receba qualquer sinal de reforço. Mapas Cognitivos são usualmente empregados para codificar a informação do ambiente em que o agente está imerso. Desta forma, o ATAR usa um mapa topológico, baseado em Mapas Auto-Organizáveis, para realizar as funções do mapa cognitivo e permitir um mecanismo simples de propagação das atualizações. O ATAR foi testado, em simulação, para planejamento de navegação de um robô móvel em ambientes inicialmente desconhecidos e não-estruturados. Comparações com outros seis algoritmos AR avaliaram comparativamente o desempenho do agente proposto na navegação. Os resultados obtidos são promissores e comparáveis com os algoritmos AR mais rápidos testados, alcançando em alguns ensaios desempenho superior aos dos demais algoritmos - principalmente nas simulações que consideram situações observadas em ambientes não-estruturados. Três características do ATAR original foram alteradas para tornar ainda mais viável sua aplicação prática: (i) mudanças no mapa topológico para reduzir o número de vértices, (ii) mudança na heurística usada na seleção das ações do agente e (iii) variações na estratégia de exploração do ATAR. Do ponto (i), foi proposto e implementado um novo mapa topológico, o Mapa Topológico Incremental Classificador MTIC, que a partir da classificação dos estados do ambiente gera os vértices de uma triangularização de Watson. O ponto (ii) criou um método aplicável a outros problemas de planejamento de trajetória em grafos denominado de Melhoria das trajetórias por detecção de ponto interior. O terceiro estudou estratégias direcionadas de exploração como uma opção para acelerar o aprendizado do ATAR. / Reinforcement Learning (RL) methods have shown to be a good choice for decision-making problems due to their flexible and adaptive characteristics. Despite such promising features, RL methods often have their practical application restricted to small or medium size (at state, or state-action, space) problems mainly because of their standard strategies for value function estimation. In this thesis, a new RL approach, called \"Topological Reinforcement Learning Agent\" - TRLA, is proposed to accelerate learning through an alternative mechanism to update the state-action value function. TRLA is inspired in latent learning, which refers to animal learning that occurs in the absence of reinforcements and that is not visible until an environmental reinforcement is perceived. This concept considers that part of a task can be learned even before the agent receives any indication of how to perform such a task. Cognitive Maps are usually used to encode information about the environment where the agent is immersed. Thus, the TRLA uses a topological map, based on Self-Organized Maps, to implement cognitive map functions and permit a new simple mechanism to execute the propagation of state-action updates. The chosen problem to test TRLA is the simulation of a mobile robot navigation in some initially unknown and unstructured environments. Performance comparisons of the TRLA with six other RL algorithms were carried out to the execution of the navigation task. The obtained results are very promising and comparable with some of faster RL algorithms simulated. In some experiments, the TRLA\'s performance overcomes the others especially in simulations with unstructured environments. Three characteristics of the original TRLA were modified to make it more suitable for real implementations: (i) changes in the topological map construction to reduce the vertices number, (ii) changes in the agents heuristic for action selection, and (iii) variations on the TRLAs strategy for exploration of the state-action space. In (i), a new procedure to construct topological maps was proposed and implemented, the Incremental Classifier Topological Map ICTM, which generates the vertices for a Watsons triangulation from the classification of the input states. In (ii), it was proposed a method to optimize trajectory planning problems based on graphs, denoted \"trajectory improvement from inner point detection\". The third point considers directed exploration strategies as an option for TRLA\'s learning acceleration.

Este trabalho trata da coordenação de robôs heterogêneos que consiste em um robô helicóptero e em múltiplos robôs móveis com rodas, de modo que estes sigam um líder. Para atingirmos este objetivo, neste trabalho desenvolve-se a estimação da atitude e posição de um robô utilizando filtros robustos. Os filros realizam a fusão dos sinais de uma unidade de medida inercial de baixo custo e de um receptor GPS (Global Positioning System) considerando um modelo de corpo rígido formulado em termos de quatérnios. Resultados experimentais são apresentados baseados em um estudo comparativo entre os filtros robustos e o filtro de Kalman. Desenvolve-se o controle de um robô móvel com rodas deslizantes e de um robô helicóptero. Para realizar o controle robusto utilzia-se um regulador robusto recursivo. Simulaçõoes do robô móvel com rodas deslizantes e do robô helicóptero são apresentadas utilizando os parâmetros de um robô móvel Pioneer 3AT e de um robô helicóptero RMAX. Desenvolve-se também um mini robô helicóptero e uma base de movimento para realização de testes de controle do mini robô helicóptero constiste de um mini helimodelo e de um piloto automático baseado em um microprocessador com conectividade Wi-Fi, uma unidade de medida inercial e uma placa de controle de servos motores. E por fim, desenvolve-se a coordenação de robôs heterogêneos de modo que estes sigam um líder. Para isto é utilziado um controlador descentralizado e cooperativo cuja finalidade é gerar trajetórias de referência para que os robôs heterogênos se movimentem em formação rígida. / This research deals with the coordination of the heterogeneous robots, consisting of a robotic helicopter and multiple uheeled mobile robots, to achieve this aim this work develops the estimation of attitude, heading and positions of a robot based on robust filters. The filters perform the fusion of the signals of a low-cost inertial measurement unit and a GPS (Global Positioning System) receiver considering a rigid body model formulated in terms of quaternions. Experimental results are presented based on a comparative study of the robust filters and Kalman filter. It develops a robust control scheme of a ski-steering mobile robot and a robotic helicopter. The robust control is performed through a the robust recursive regulator. Simulations of the skid-steering mobile robot and a robotic helicopter are presented using the parameters of a Pioneer 3AT and a robotic helicopter RMAX. It also develops a mini robotic helicopter and a motion base to perform control test of a mini robotic helicopter. The mini robotic helicopter consists of a mini helicopter TREX 450 XL and an autopilot based on a microprocessor with Wi-Fi, an inertial measurement unit a servo control board. To finish, it develops the coordination of the heterogeneous robots in order to perform a leader strategy based on the concept of rigid formation.

Orientadora: Prof. Dra. Elvira Rafikova / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, 2017. / Este projeto aborda a aplicação do controle SDRE (State Dependent Ricatti Equation ¿ Equação de Ricatti Dependente de Estado) para controlar a trajetória de um protótipo de Hovercraft. Um Hovercraft é um veículo anfíbio sustentado por um colchão de ar em sua base, fazendo com que este não entre em contato com a superfície terrestre ou aquática. Inicialmente é feito o estudo da modelagem dinâmica desse sistema sendo que se trata de um veículo com restrições não-holonômicas em seus movimentos. São apresentadas algumas técnicas de controle aplicadas para controlar este sistema dinâmico disponíveis na literatura de referência consultada. É discutido o método de controle SDRE bem como é feita a escrita do sistema em espaço de estado de erros (sistema em desvios) garantindo, inclusive, a sua controlabilidade. O objetivo deste trabalho é simular numericamente o comportamento do sistema dinâmico controlado em relação à sua trajetória utilizando a ferramenta Matlab®. São simulados regimes de trajetórias retilíneas acelerada e uniforme, circulares e estabilização em um ponto; variando as condições iniciais do sistema dinâmico do Hovercraft. Além disso, projetou-se e construiu-se um protótipo de Hovercraft para implementar o controle projetado numericamente através do software LabView® comunicando-se com a placa Arduino®. / This project addresses the use of SDRE control (State Dependent Ricatti Equation) to control the trajectory of a Hovercraft prototype. A Hovercraft is an amphibious vehicle sustained on an air cushion at its base, causing it to not contact the land or water surface. Initially, it is made the dynamic modelling analysis of the system considering it is a vehicle with nonholonomic constraints on its movements. Are presented some control techniques applied to control this dynamic system available in the reference literature consulted. The SDRE control method is discussed as well as a system writing in the error state space (system in deviations), including its controllability. The objective of this work is to numerically simulate the behavior of the controlled dynamic system in relation to its trajectory using the software Matlab ®. Straight accelerated and uniform, circular and one-point stabilization regimes are simulated; varying the initial conditions of the Hovercraft. In addition, it is designed and built a Hovercraft prototype to implement numerically the control SDRE through LabView® software communicating with Arduino® board.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-06T18:00:39Z No. of bitstreams: 1 DissMHP.pdf: 3604162 bytes, checksum: 5844b74d634a30ad629fc36c26706ee1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-12T13:56:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMHP.pdf: 3604162 bytes, checksum: 5844b74d634a30ad629fc36c26706ee1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-12T13:56:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMHP.pdf: 3604162 bytes, checksum: 5844b74d634a30ad629fc36c26706ee1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-12T13:57:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMHP.pdf: 3604162 bytes, checksum: 5844b74d634a30ad629fc36c26706ee1 (MD5) Previous issue date: 2015-06-08 / Não recebi financiamento / Autonomous mobile robots are a special category of robots designed for performing tasks without the intervention of human beings. Some robots are designed to perform tasks in completely inhospitable environments such as the earth´s subsurface, the ocean depths or spatial exploration. In order to consider a robot as autonomous, a fundamental premise is to have self-adaptation capabilities. Over the last years, the advances in technology allow the development of self-adaptive systems, which are able to manage themselves to recuperate from faults or even change their behavior and structure in order to improve the quality of the delivered service. A critical point when building any software is its architecture, i.e., its structural organization in a set of interacting components. In this context, reference architecture is a technique that is well known for combining the best practices, patterns and strategies for building and standardizing domain specific software. Nowadays, there is a lack of studies presenting reference architectures for structuring self-adaptive software of mobile robots in order to decrease maintenance efforts. A number of studies claim that self-adaptive systems are based on the control theory and, more specifically, on the use of control loops in their architecture to perform adaptations. Therefore, this master thesis proposes SARAMR, a control loop-based reference architecture whose goal is to make maintenance activities a more productive task. The employment of the architecture divides the whole system in two modules; base application and adaptation module. The adaptation module encompasses the control loops and the base application is further divided into three other components: environment, behaviors and the electromechanical part. SARAMR was qualitatively evaluated by means of the development of two applications: a self-adaptive wall follower mobile robot and another conventional one to performing monitoring in in-door environments. Next, some maintenance activities were created to investigate the effort of applying them. We have observed that the separation of concerns of our architecture allows new components to be added causing less impacts than in systems developed in an adhoc way. / Robôs móveis autônomos fazem parte de uma categoria especial de robôs projetados para realizar tarefas sem a intervenção de seres humanos. Alguns robôs são projetados para realizar tarefas em ambientes completamente inóspitos à vida humana como no subsolo terrestre, nas profundezas de oceanos ou na exploração espacial. Para que um robô seja considerado autônomo, uma premissa fundamental é possuir capacidades de autoadaptação. Nos últimos anos, os avanços da tecnologia possibilitaram o desenvolvimento de sistemas robóticos autoadaptativos, que são capazes de gerenciarem a si próprios, se recuperarem de falhas e também de alterarem seu comportamento e estrutura com o objetivo de otimizar e/ou manter a qualidade do serviço (QoS) oferecido. Uma questão crítica para a concepção e construção de qualquer sistema de software é sua arquitetura, isto é, sua organização estrutural em um conjunto de componentes que interagem. Nesse contexto, a utilização de arquiteturas de referência é uma abordagem conhecida atualmente por combinar as melhores práticas, padrões e estratégias para a construção e padronização de sistemas de software para um determinado domínio. Atualmente, nota-se uma carência de estudos que apresentem arquiteturas de referência para estruturar o software de robôs móveis autoadaptativos de forma a facilitar atividades de manutenção nesses sistemas. Muitos estudos apontam que sistemas autoadaptativos são baseados na teoria do controle e mais especificamente na utilização de loops de controle em sua arquitetura para realizar as adaptações. Diante disso, este trabalho propõe a arquitetura de referência SARAMR, uma arquitetura de referência baseada em loops de controle cujo objetivo é facilitar atividades de manutenção no software desses sistemas. A utilização da arquitetura divide o sistema em dois módulos: aplicação base e módulo de adaptação. O módulo de adaptação envolve os loops de controle e a aplicação base ainda é subdividida em três componentes: ambiente, comportamentos e a parte eletromecânica. SARAMR foi avaliada de forma qualitativa mediante o desenvolvimento duas aplicações: um robô autoadaptativo seguidor de paredes e um outro convencional de patrulhamento. Depois disso, algumas manutenções evolutivas foram idealizadas no sentido de averiguar o esforço de aplicá-las. Constatou-se que a separação de interesses existente na arquitetura permite que novos componentes possam ser adicionados com impacto menor do que em sistemas que não usam essa arquitetura.

Submitted by Fernando Souza (fernandoafsou@gmail.com) on 2017-08-10T11:47:56Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 11498612 bytes, checksum: 9182e9402b0905c4209bc405c726f8cc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-10T11:47:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 11498612 bytes, checksum: 9182e9402b0905c4209bc405c726f8cc (MD5) Previous issue date: 2017-02-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / With the advance in the research of mobile robots localization algorithms, the need for natural landmark identification and recognition has increased. The detection of natural landmarks is a challenging task because their appearance can be different in shape and design and, as well, they suffer influence of the environment illumination. As an example, a typical 2D object recognition algorithm may not be able to handle the large optical variety of doors and staircases in large corridors. On another direction, recent improvements in low-cost 3D sensors (of the type RGB-D) enable robots to perceive the environment as a 3D spatial structure. Thus, using this new technology, an algorithm for natural landmark identification and recognition based on images acquired from an RGB-D camera is proposed. Basically, during the identification phase that is a first step for working with landmarks, the algorithm exploits the basic structural knowledge about the landmarks by extracting their edges and creating a cloud of edge points. In the next, the recognition phase, the edges are used with a proposed on-the-fly unsupervised recognition algorithm in order to demonstrate the effectiveness of the approach in recognizing doors and staircases. Two methods of recognition have been proposed and results show that a general technique of the two methods passes from the 96 of accuracy. Future approaches propose a mix of these two methods for better results of recognition, as well as inclusion of new objects such as drinking fountains, dumps and compare this modified approach with other approaches that require training, such as nearest K-neighbors, Bayes and neural networks . / Com o avanço na pesquisa de algoritmos de localização de robôs móveis, a necessidade de identificação e reconhecimento de pontos de referência naturais aumentou. A detecção de marcos naturais é uma tarefa desafiadora, porque a sua aparência pode ser diferente em forma e design e, também, eles sofrem influência da iluminação do ambiente. Como um exemplo, um algoritmo de reconhecimento de objeto 2D típico pode não ser capaz de lidar com a grande variedade óptica de portas e escadas em corredores grandes. Em outra direção, as melhorias recentes em sensores 3D de baixo custo (do tipo RGB-D) permitem aos robôs perceber o ambiente como uma estrutura espacial 3D. Assim, usando esta nova tecnologia, um algoritmo para identificação e reconhecimento de marco natural baseado em imagens adquiridas a partir de uma câmera RGB-D é proposto. Basicamente, durante a fase de identificação que é um primeiro passo para trabalhar com marcos, o algoritmo explora o conhecimento estrutural básico sobre os pontos de referência, extraindo suas bordas e criando uma nuvem de pontos de borda. No próxima, a fase de reconhecimento, as arestas são usadas com um algoritmo de reconhecimento não supervisionado proposto on-the-fly para demonstrar a eficácia da abordagem no reconhecimento de portas e escadarias. Dois métodos de Reconhecimento foram propostos e resultados mostram que a eficiência geral dos dois métodos passa dos 96% de Precisão de reconhecimento. Abordagens futuras propõem-se a fusão dos dois métodos para melhores resultados no reconhecimento, bem como inclusão de novos objetos como bebedouros, lixeiras e comparar essa abordagem modificada com outras abordagens que necessitam de treinamento, como K-Neighbouring mais próximo, Bayes e redes neurais.

Submitted by Fernando Souza (fernandoafsou@gmail.com) on 2017-08-11T14:01:11Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 11420527 bytes, checksum: 9c4b07869f327f3f311a4d4c15f0210b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-11T14:01:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 11420527 bytes, checksum: 9c4b07869f327f3f311a4d4c15f0210b (MD5) Previous issue date: 2017-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Anti-collision systems are based on sensing and estimating the mobile robot pose (coordinates and orientation), with respect to its environment. Obstacles detection, path planning and pose estimation are primordial to ensure the autonomy and safety of the robot, in order to reduce the risk of collision with objects and living beings that share the same space. For this, the use of RGB-D sensors, such as the Microsoft Kinect, has become popular in the last years, for being relative accurate and low cost sensors. In this work we propose a new 3D anti-collision algorithm based on Artificial Potential Field method, that is able to make a mobile robot pass between closely spaced obstacles, minimizing the oscillations during the cross. We develop our Unmanned Ground Vehicles (UGV) system on a ’Turtlebot 2’ platform, with which we perform the experiments. / Sistemas anti-colisão são baseados na percepção e estimação da pose do robô móvel (coordenadas e orientação), em referência ao ambiente em que ele se encontra. A detecção de obstáculos, planejamento de caminhos e estimação da pose são fundamentais para assegurar a autonomia e a segurança do robô, no intuito de reduzir o risco de colisão com objetos ou pessoas que dividem o mesmo espaço. Para isso, o uso de sensores RGB-Ds, tal como o Microsoft Kinect, vem se tornando popular nos últimos anos, por serem sensores relativamente precisos e de baixo custo. Nesse trabalho nós propomos um novo algoritmo anti-colisão 3D baseado no método de Campo Potencial Artificial, que é capaz de fazer um robô móvel passar em espaços estreitos, entre obstáculos, minimizando as oscilações, que é uma característica comum desse tipo de método, durante seu deslocamento. Foi desenvolvido um sistema para plataforma robótica ’Turtlebot 2’, o qual foi utilizado para realizar todos os experimentos.