Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2005 / Inclui bibliografia / Pode se dizer que a geração de trajetórias é o mote principal da robótica móvel. Um robô, incapaz de percorrer uma trajetória livre de obstáculo, de forma a atingir um objetivo pré-definido, poderia inclusive deixar de ser chamado de robô móvel. A geração

OGAWA, M. A. Controle preditivo aplicado ao seguimento de trajetória de robô móvel com rodas. 2014. 74 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-20T12:28:07Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_maogawa.pdf: 20722970 bytes, checksum: dba814889b535ad5cf71f591e780b70f (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-02-20T12:28:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_maogawa.pdf: 20722970 bytes, checksum: dba814889b535ad5cf71f591e780b70f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-20T12:28:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_maogawa.pdf: 20722970 bytes, checksum: dba814889b535ad5cf71f591e780b70f (MD5) Previous issue date: 2014-04-29 / This work proposes a study and application of advanced controller to trajectory tracking of wheeled mobile robots. This kind of problem is a challenger for controllers once its models has two inputs and three outputs and is a non-linear model. In the literature there are various solutions to wheeled mobile robots trajectory tracking, among them the Model Predictive Control (MPC) with linearization model and a non linear control which in this work will be nominated as Klancar Controller. The Predictive Controllers can be applied efficiently in plants which has multiple inputs an multiple outputs, in situation that a future reference trajectory is known and systems with input and output constraints . However, the main disadvantage of MPC is the high computational effort which limits its practical application. Thus, this specific controller uses the plants linearization model. On the other hand, the Klancar Controller may be more efficient than the ones based on linear models, once the model is non linear. However, its solution, by definition, does not match the optimized criteria which can be a disadvantage mainly in systems that has constrains and a known future reference. Furthermore, this work proposes the application of the Predictive Control Extended Prediction Self Adaptive Control (EPSAC) to wheeled mobile robot trajectory tracking. This control strategy uses explicitly the non linear robot model, future reference, constraints on the variables and has a optimized solution. And, to the matter of this work, it has not been found reports of the EPSAC applied in mobile robotics, and is thus an unprecedented application. Simulation results are presented comparing the controllers studied using performance indices. Else, the controllers were applied in a mobile robot. / Este trabalho propõe o estudo e aplicação de controladores avançados ao seguimento de trajetórias de robôs móveis com rodas. Este tipo de problema é bastante desafiador do ponto de vista de controle uma vez que o modelo tem duas entradas e três saídas, além disso, trata-se de um modelo não linear. Na literatura existem diversas soluções para o controle de trajetória de robôs móveis, dentre eles tem-se o Controle Preditivo Baseado em Modelo (MPC) por meio de modelos linearizados e um controlador não linear denominado neste trabalho de controlador de Klancar. Os controladores preditivos podem ser aplicados de forma eficiente em plantas com modelos multivariáveis, em situações na qual a trajetória futura de referência é conhecida e em sistemas com restrições nas vaiáveis de entrada e de saída. Porém, a principal desvantagem do MPC linearizado é o alto custo computacional o que limita as aplicações práticas. Além disso, esse controlador específico utiliza um modelo linearizado da planta. Por outro lado, o controlador de Klancar pode ser mais eficiente que os baseados em modelos lineares, devido às não linearidades inerentes do modelo. No entanto, a sua solução, por definição, não corresponde a critérios ótimos o que pode representar uma desvantagem principalmente em sistemas com restrições e referência futura conhecida. Além disso, neste trabalho é proposta a aplicação do controle preditivo EPSAC (Extended Prediction Self Adaptive Control) para o controle de seguimento de trajetórias. Esta estratégia utiliza de forma explícita o modelo não linear do robô, a referência futura, as restrições nas variáveis do robô e solução corresponde a um critério ótimo. Até onde foi pesquisado pelo autor deste trabalho, não existem relatos da utilização do EPSAC na robótica móvel, sendo desta forma uma aplicação inédita. Resultados de simulação são apresentados comparando os controladores estudados, utilizando índices de desempenhos. Além disso, os mesmo foram implementados em um robô móvel.

ANDRADE, F. V. Estudo comparativo aplicado ao planejamento e controle de trajetórias de robôs móveis. 131 f. 2011. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-17T12:20:18Z No. of bitstreams: 1 2011_fvandrade.pdf: 2261978 bytes, checksum: dcb28a02a32a1692437ef9b5bb883988 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-17T14:41:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_fvandrade.pdf: 2261978 bytes, checksum: dcb28a02a32a1692437ef9b5bb883988 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-17T14:41:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_fvandrade.pdf: 2261978 bytes, checksum: dcb28a02a32a1692437ef9b5bb883988 (MD5) Previous issue date: 2011-10-03 / The present work proposes a comparative study of two control techniques applied for mobile robots trajectories: GPC (Generalized Predictive Control) and PID (Proportional – Integral ‐ Derivative). The control system uses a cascade configuration composed by an internal loop for controlling the speed of motors, and an external loop for position and orientation control, being used to get the reference speed motors. This cascade control system can run a monovariable cinematic controller. It was used a multi‐variable predictive controller to compare the behavior with the single‐variable controllers. It was developed simulators for mobile robot using GPC and PID controllers. The theory was applied to a little differential mobile robot, designed to this proposes. It was used as actuators DC motors, and speed e positional sensors, encoders and sonar, respectively. Once the controllers adjust are referenced by model, was used two identification methods: Recursive Minimum Square and Neural Networks. The control methods employed had permitted the trajectories following by the mobile robot. / O presente trabalho propõe o estudo comparativo de duas técnicas de controle aplicadas às trajetórias de um robô móvel: GPC (Generalized Predictive Control) e PID (Proporcional – Integral ‐ Derivativo). O sistema de controle do robô utiliza a configuração em cascata, sendo constituído de uma malha interna para o controle de velocidade dos motores e uma malha externa para o controle de posição e orientação do robô que fornecerá a referência de velocidade dos motores. O sistema de controle em cascata permite utilizar‐se de controladores cinemáticos mono‐variável. Foi utilizado ainda um controlador dinâmico preditivo multivariável a fim de se comparar o desempenho com os outros controladores mono‐variável. Foram desenvolvidos simuladores para o robô móvel através de uso dos controladores GPC e PID. A teoria foi implementada em um pequeno robô móvel com tração diferencial construído para este propósito. Foram utilizados como atuadores motores CC e como sensores de velocidade e posição, foram utilizados encoders e sonares, respectivamente. Uma vez que o ajuste dos controladores usados é baseado em modelo, foram utilizados dois métodos de identificação de parâmetros: o Método dos Mínimos Quadrados Recursivos (MQR) e por Redes Neurais. Os métodos de controle empregados permitiram o seguimento de trajetórias pelo robô móvel.

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

Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2015-12-03T12:47:44Z No. of bitstreams: 1 Thesis.pdf: 4410121 bytes, checksum: c138779a2ecf75483d580ede40f2ea01 (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-01-15T18:24:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Thesis.pdf: 4410121 bytes, checksum: c138779a2ecf75483d580ede40f2ea01 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-15T18:24:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thesis.pdf: 4410121 bytes, checksum: c138779a2ecf75483d580ede40f2ea01 (MD5) / Este trabalho propõe um estudo de modelos estáticos de atrito e as suas ausências nos modelos de robôs moveis com rodas omnidirecionais em diferentes condições de opera c~ao. Ser a proposto um modelo para robôs m oveis com rodas omnidirecionais que inclui a descri c~ao de atritos estaticos na composição das forças do centro de massa do robô. Alem da modelagem, s~ao propostos métodos práticos de estimação para obter os coecientes de atrito de Coulomb, Viscoso, Stiction e o efeito de Stribeck utilizando informações sensoriais de força e velocidade do centro de massa do robô. Na pesquisa, foram utilizados robôs m oveis de diferentes tamanho de rodas assim como ambientes de navegação distintos. Dois modelos estáticos de atrito serão testados no modelo dinâmico do robô. O primeiro modelo considera as forcas de atrito de Coulomb e de atrito Viscoso. O segundo modelo considera as forcas de atrito de Coulomb, o Viscoso, o Stiction e o efeito Stribeck. Resultados experimentais com o robô e de simulação com o modelo proposto são comparados para demonstrar o desempenho da abordagem apresentada.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2334_Dissertacao de Mestrado Jaines de Oliveira Braganca.pdf: 24240306 bytes, checksum: 8f072c517408d176067272a3d2138c0b (MD5) Previous issue date: 2004-12-22 / Este trabalho trata do controle de robôs móveis cooperativos, usando para isto um controlador não linear de posição. A realimentação para o fechamento da malha de controle é feita por meio de uma câmera estacionária, localizada sobre o ambiente de trabalho dos robôs. Depois de capturar a imagem, a mesma é processada em um computador, o qual é responsável por gerar as diretivas de controle para os robôs. Utilizando apenas um controlador não linear de posição, foi possível desenvolver estratégias para deslocamento de cargas, usando para isto a cooperação entre dois robôs. Estas estratégias consistem em identificar e tratar os possíveis problemas relacionados ao deslocamento da carga, para só depois transporta-la. Além das estratégias para deslocamento de cargas, foram implementadas tarefas que permitem que um robô alcance um ponto destino ou siga uma trajetória pré-definida na Imagem. Outro tipo de tarefa implementada neste trabalho, e que utiliza o controlador não linear de posição, é o movimento dos robôs em formação, a saber: formação em fila e formação lado a lado.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2364_Dissertacao Mestrado Rodrigo Rosenfeld Rosas.pdf: 653410 bytes, checksum: 63cb1400a0f68e88babaec03219cfc5a (MD5) Previous issue date: 2006-09-29 / Apesar de existirem vários robôs móveis, as soluções adotadas para sua programação são, normalmente, do tipo ad hoc. Alguns projetos foram criados com o objetivo de prover uma interface comum aos vários tipos de robôs móveis, mas nenhum parece ter alcançado os requerimentos de sistemas robóticos reais. A maioria não se importa com restrições de tempo, as quais são intrínsecas às aplicações robóticas. Suporte de tempo-real é um requisito muito importante para comportamento determinístico. Este trabalho compara as estruturas para programação de robôs móveis existentes e propõe uma nova estrutura (framework), através de critérios claros e objetivos. Esta estrutura é desenvolvida com base no sistema operacional Linux, utilizando uma extensão de tempo-real, para prover uma interface simples e flexível, adequada à programação de aplicações de robótica móvel, que possuem restrições de tempo severas. A extensão escolhida neste trabalho foi o projeto Xenomai, embora seja possível adaptar a solução para outras extensões como RTAI ou RTLinux. A estrutura proposta permite obter latências da ordem de micro-segundos, além de facilitar bastante o processo de desenvolvimento de aplicações com robôs móveis

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2260_Tese de Doutorado Eliete Maria de Oliveira Caldeira.pdf: 4117799 bytes, checksum: 26aca75f78d133d9c2bebbc9845349de (MD5) Previous issue date: 2002-12-11 / Esta Tese de Doutorado propõe um sistema de sensoriamento baseado em um modelo de percepção onde as mudanças em imagens obtidas consecutivamente (por uma câmara de vídeo fixa sobre um robô móvel) permitem obter informação sobre o ambiente. Também é discutida a utilização deste sistema de sensoriamento para controlar a navegação de um robô móvel, sendo que para isto foi implementado um sistema de controle que usa exclusivamente a informação sensorial obtida a partir das imagens adquiridas. Tal sistema de controle caracteriza um comportamento reativo do robô, ou seja, assegura que ele possa vagar pelo ambiente sem colidir com nenhum objeto. Uma das características do sistema de sensoriamento proposto é que não há necessidade de modificação do ambiente, quer pela adição de texturas quer por controle de iluminação. A informação sobre o ambiente é obtida, a partir das imagens, pela técnica do fluxo óptico, o qual é sempre calculado para imagens adquiridas com o robô em movimento de translação. Então, um algoritmo de segmentação de movimento com base no fluxo óptico é proposto e implementado, de forma a detectar os objetos presentes na cena. Uma estimativa da distância a cada objeto é então obtida, calculando-se o tempo para contato a partir do fluxo óptico. O sistema de controle implementado utiliza a informação de tempo para contato a cada objeto para determinar uma nova direção segura para o robô, e envia a ele os comandos necessários para mudar sua direção atual. Os sistemas de sensoriamento e de controle aqui tratados foram implementados a bordo do robô Pioneer 2DX e utilizados em diversos experimentos, cujo resultado mostra que o sistema apresenta bom desempenho.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-07-15T22:43:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 224513.pdf: 770785 bytes, checksum: 47964c61c5b53b05acd8e38540ca24ad (MD5) / A competição entre indústrias faz com que cada vez mais o ciclo de vida de um produto se reduza. Da mesma forma, o aumento da qualidade se faz necessário. Células de manufatura com máquinas convencionais muitas vezes devem ser readaptadas ou mesmo substituídas a cada mudança na linha de produção. Uma alternativa a esse problema é a adoção de células de manufatura flexíveis, através do uso de robôs. A cada mudança de produto basta alterar a programação e, quando necessário, a ferramenta para execução da tarefa. Dentro desse contexto, uma estratégia utilizada é o uso de robôs cooperativos, robôs que atuam em conjunto para executar de forma otimizada uma operação. Podem ser usados robôs cooperativos para compartilhar carga ou mesmo para montagem sem fixação. Para atingir esses objetivos, eles devem mover-se de forma sincronizada, o que não é tarefa trivial. Técnicas baseadas em I/O não se mostram adequadas, uma vez que têm limitações em aplicações onde a continuidade dos movimentos é fundamental. O trabalho propõe através de técnicas utilizando cadeias virtuais e o método de Davies resolver de uma nova maneira o problema da sincronização, que é de vital importância em tarefas como soldagem envolvendo robô posicionador e robô de solda.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-19T04:04:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T00:33:28Z : No. of bitstreams: 1 183195.pdf: 46731756 bytes, checksum: 7bb2ffc5e791600f64377b0b999d16fc (MD5) / Dentro das arquiteturas de controle de robôs móveis autônomos, a navegação é uma das áreas fundamentais, constituindo a camada intermediária entre o controle dos motores e sensores e o planejamento de tarefa. Tratam-se aqui as três abordagens existentes à navegação: a abordagem planejada ou deliberativa, como uma tentativa inicial de delimitar o problema utilizando um modelo estático do ambiente; a abordagem reativa, como uma alternativa à atuação dos robôs móveis autônomos em ambientes dinâmicos reais, possibilitando ao robô agir segundo os estímulos recebidos do ambiente; e por fim, a abordagem híbrida, que une as melhores características das anteriores, provendo ao robô um comportamento mais "inteligente", com características de aprendizado e adaptação. A grande questão nesta abordagem é, justamente, dosar planejamento e reatividade. São descritas aqui, várias implementações das três abordagens que possibilitam observar as características de cada abordagem ressaltando as vantagens do uso de abordagens híbridas. Ao final, observa-se que a escolha de uma ou outra abordagem está, fundamentalmente, vinculada ao tipo de tarefa que o robô irá realizar. Ressalta-se também a necessidade de dotar os sistemas autônomos de capacidades cognitivas para a criação de robôs verdadeiramente "inteligentes".