Thesis (MScEng)--University of Stellenbosch, 2001. / ENGLISH ABSTRACT: This project, tided An Integrated Control System for the SubsetJ of a Mobile Robot, concerns the integration of subsets for a mobile robotic system developed in the past. It was found that these subsets would not integrate with ease and that integration was not taken into account when the subsets were developed. The complete problem statement is given in chapter one. Before trying to solve the problem the author did a literature review to eqwp her with the necessary knowledge and skills needed to solve the problem. The literature reviewed included topics like Computer Integrated Manufacturing (CIM) and Mobile Robotic. A thorough study of the developed subsets was also completed. The proposed control system is software-based and developed in three programming languages: e TURBO PASCAL, e BORLAND DELPHI, and :> MA1LAB. The DELPHI and MATLAB programs run on the base station. This computer communicates with the MOBile ROBot used in this project (MOBROB) using RF communication hardware and software. This software is part of the DELPHI programs. The DELPHI program is the starting point. This program then calls the MATLAB programs or sends data to the robot. It is important to set the hardware as prompted. The process basically consists of creating path files on the base station. These files are then sent to the robot. The robot then drives to a destination, updates its position and sends the new position back to the base station. The onboard programs used by the robot were developed in TURBO PASCAL. These programs are responsible for the control of the robot's hardware. The control system is discussed in detail in chapters five, sUtand seven. The project was completed successfully and all the objectives set at the beginning of the project were met. These objectives are given in chapter one. This document consists of four sections. The first section is the introduction, the second section the literature review, the third section discusses the control system and the fourth section discusses the results and contains conclusions and recommendations. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die projek, getiteld 'n Geïntegreerde beheerstelselvir die subdek van 'n Mobiele Rabot, handel oor die integrasie van voorafontwikkelde dele vir 'n mobiele robotiese stelsel. Daar is gevind dat die dele nie maklik is om te integreer nie en dat integrasie glad nie in ag geneem is toe die dele ontwikkel is nie. Die volledige probleemstelling word in hoofstuk een gegee. Voordat die probleem aangepak is, is 'n literatuurstudie voltooi om die skrywer toe te rus met die kennis wat nodig is vir die oplos van die probleem. Die literatuurstudie het gehandel oor Rekenaar-geïntegreerde vervaardiging (CIM), mobiele robotte en die verskillende voorafontwikkelde dele van die stelsel. Die literatuurstudie vorm hoofstukke twee, drie en vier van hierdie dokument. Die voorgestelde beheerstelsel is sagteware gebaseer en is in drie rekenaar programmerings-tale ontwikkel: ~ TURBO PASCAL, e BORLAND DELPHI en ~ MA1LAB. Die DELPHI and MA1LAB programme loop op die beheerstasie rekenaar. Die rekenaar kommunikeer met die robot deur middel van RF kommunikasie hardeware en sagteware. Hierdie sagtware vorm deel van die DELPHI sagteware. Daar word begin by die Delphi program. Die program roep dan die MATLAB programme op of stuur data na die robot toe. Dit is belangrik om die apparatuur op te stel soos in die dokument aangeteken is, voor die programme geloop word. Die proses bestaan basies uit die skep van pad-lêers op die beheerstasie. Hierdie lêers word dan na die robot gestuur, wat van sy huidige posisie na 'n bestemming toe beweeg. Wanneer die taak voltooi is, word die nuwe posisie van die robot teruggestuur na die beheerstasie. Op die robot self, loop die PASCAL program, wat verantwoordelik is vir die beheer van die robot hardeware. Die beheerstelsel word deeglik bespreek in hoofstukke vyf, ses en sewe. Die projek is suksesvol afgehandel en daar word aan al die doelstellings wat aan die begin van die projek daar gestel is, voldoen. Hierdie doelstellings word in hoofstuk een gegee. Die verslag bestaan uit vier dele. Die eerste deel is 'n inleiding, die tweede deel 'n literatuurstudie, die derde deel bespreek die beheerstelsel en die vierde deel is 'n samevatting waar die resultate bespreek word en gevolgtrekkings en aanbevelings gemaak word.

[pt] O comportamento animal serviu de inspiração para o controle baseado por comportamento aplicado a robôs móveis autônomos. Este se baseia em diretivas simples, ou reações, separadas por camadas com respectivas prioridades. Quando agrupadas, estas diretivas conseguem executar as mais diversas e complexas funções no ambiente, tornando o controle em si uma tarefa segmentada, na qual se divide o objetivo principal em pequenos módulos chamados de comportamentos primários. Estes atuam independentes e, ao trabalharem de forma paralela resultam em comportamentos complexos capazes de realizar tarefas mais complexas, uma evolução do controle reativo. A lógica desta técnica torna mais simples a programação e organização das tarefas porque possui uma estrutura modular que permite a adição de novos sensores (novos comportamentos), sem grandes mudanças no código existente. Esta dissertação desenvolve e implementa a programação baseada em comportamento em robôs móveis autônomos com sensores óticos e ultrassônicos em um ambiente de simulação open source muito comum chamado Player/Stage e validada experimentalmente em 2 robôs autônomos. A arquitetura utilizada no processo de desenvolvimento das camadas comportamentais foi a arquitetura de esquemas motores em conjunto com a técnica de campos potenciais, originalmente idealizada por Ronald C. Arkin em 1998. Os resultados simulados e experimentais foram confrontados com métodos de programação clássica e comprovam todas as vantagens do controle baseado em comportamento. / [en] The animal behavior served as the inspiration for the behavior based control applied to autonomous mobile robots. This is based on simple directives, or reactions, separated by layers with their priorities. When combined, these directives can run the most diverse and complex functions in the environment, making the control itself a segmented task, which divides the main objective into small modules called primary behaviors. Those act independently and, when working in parallel, result in complex behaviors that are capable of executing more complex tasks, an evolution of reactive control. The logic from this technique makes it easy to program and organize robot controllers because it has a modular structure that allows the addition of new sensors (new behaviors) without major changes in the existing code. This thesis develops and implements a behavior based programming on autonomous mobile robots with optical and ultrasonic sensors in very common open source simulation software, called Player/Stage, and validates experimentally in 2 autonomous robots. The architecture used in the development of behavioral layers was the motor schema with potential fields, originally created by Ronald C. Arkin in 1998. The simulated and experimental results were confronted with classical methods of programming and proved all the benefits of behavior based control.

Localização e Mapeamento Simultâneos (SLAM), fundamental para robôs dotados de verdadeira autonomia, é um dos problemas mais difíceis na Robótica e consiste em estimar a posição de um robô que está se movendo em um ambiente desconhecido, enquanto incrementalmente constrói-se o mapa de tal ambiente. Provavelmente o requisito mais importante para localização e mapeamento adequados seja um preciso reconhecimento de local, isto é, determinar se um robô estava no mesmo lugar em diferentes ocasiões apenas analizando as observações feitas pelo robô em cada ocasião. A maioria das abordagens da literatura são boas quando se utilizam sensores altamente expressivos, como câmeras, ou quando o robô está situado em ambientes com pouco ambiguidade. No entanto, este não é o caso, por exemplo, quando o robô equipado apenas com sensores de alcance está em ambientes internos estruturados altamente ambíguos. Uma boa estratégia deve ser capaz de lidar com tais ambientes, lidar com ruídos e erros nas observações e, especialmente, ser capaz de modelar o ambiente e estimar o estado do robô de forma eficiente. Nossa proposta consiste em traduzir sequências de medições de laser em uma representação de texto eficiente e compacta, para então lidar com o problema de reconhecimento de local usando técnicas de processamento lingüísticos. Nós traduzimos as medições dos sensores em valores simples computados através de um novo modelo de observação baseado em estimativas de densidade de kernel chamado de Densidade de Espaço Livre (FSD). Estes valores são quantificados permitindo a divisão do ambiente em regiões contíguas de densidade homogênea, como corredores e cantos. Regiões são representadas de forma compacta por simples palavras descrevendo o valor de densidade espacial, o tamanho e a variação da orientação daquela região. No final, as cadeias de palavras compõem um texto, no qual se buscam casamentos de n-gramas (isto é, sequências de palavras). Nossa técnica também é aplicada com sucesso em alguns cenários de operação de longo-prazo, onde devemos lidar com objetos semi-estáticos (i.e. que se movem ocasionalmente, como portas e mobílias). Todas as abordagens foram avaliadas em cenários simulados e reais obtendo-se bons resultados. / Simultaneous Localization and Mapping (SLAM), fundamental for building robots with true autonomy, is one of the most difficult problems in Robotics and consists of estimating the position of a robot that is moving in an unknown environment while incrementally building the map of such environment. Arguably the most crucial requirement to obtain proper localization and mapping is precise place recognition, that is, determining if the robot is at the same place in different occasions just by looking at the observations taken by the robot. Most approaches in literature are good when using highly expressive sensors such as cameras or when the robot is situated in low ambiguous environments. However this is not the case, for instance, using robots equipped only with range-finder sensors in highly ambiguous indoor structured environments. A good SLAM strategy must be able to handle these scenarios, deal with noise and observation errors, and, especially, model the environment and estimate the robot state in an efficient way. Our proposal in this work is to translate sequences of raw laser measurements into an efficient and compact text representation and deal with the place recognition problem using linguistic processing techniques. First, we translate raw sensor measurements into simple observation values computed through a novel observation model based on kernel-density estimation called Free-Space Density (FSD). These values are quantized into significant classes allowing the division of the environment into contiguous regions of homogeneous spatial density, such as corridors and corners. Regions are represented in a compact form by simple words composed of three syllables – the value of spatial density, the size and the variation of orientation of that region. At the end, the chains of words associated to all observations made by the robot compose a text, in which we search for matches of n-grams (i.e. sequences of words), which is a popular technique from shallow linguistic processing. The technique is also successfully applied in some scenarios of long-term operation, where we must deal with semi-static objects (i.e. that can move occasionally, such as doors and furniture). All approaches were evaluated in simulated and real scenarios obtaining good results.

abstract: Swarms of low-cost, autonomous robots can potentially be used to collectively perform tasks over large domains and long time scales. The design of decentralized, scalable swarm control strategies will enable the development of robotic systems that can execute such tasks with a high degree of parallelism and redundancy, enabling effective operation even in the presence of unknown environmental factors and individual robot failures. Social insect colonies provide a rich source of inspiration for these types of control approaches, since they can perform complex collective tasks under a range of conditions. To validate swarm robotic control strategies, experimental testbeds with large numbers of robots are required; however, existing low-cost robots are specialized and can lack the necessary sensing, navigation, control, and manipulation capabilities. To address these challenges, this thesis presents a formal approach to designing biologically-inspired swarm control strategies for spatially-confined coverage and payload transport tasks, as well as a novel low-cost, customizable robotic platform for testing swarm control approaches. Stochastic control strategies are developed that provably allocate a swarm of robots around the boundaries of multiple regions of interest or payloads to be transported. These strategies account for spatially-dependent effects on the robots' physical distribution and are largely robust to environmental variations. In addition, a control approach based on reinforcement learning is presented for collective payload towing that accommodates robots with heterogeneous maximum speeds. For both types of collective transport tasks, rigorous approaches are developed to identify and translate observed group retrieval behaviors in Novomessor cockerelli ants to swarm robotic control strategies. These strategies can replicate features of ant transport and inherit its properties of robustness to different environments and to varying team compositions. The approaches incorporate dynamical models of the swarm that are amenable to analysis and control techniques, and therefore provide theoretical guarantees on the system's performance. Implementation of these strategies on robotic swarms offers a way for biologists to test hypotheses about the individual-level mechanisms that drive collective behaviors. Finally, this thesis describes Pheeno, a new swarm robotic platform with a three degree-of-freedom manipulator arm, and describes its use in validating a variety of swarm control strategies. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Mechanical Engineering 2017

Localização e Mapeamento Simultâneos (SLAM), fundamental para robôs dotados de verdadeira autonomia, é um dos problemas mais difíceis na Robótica e consiste em estimar a posição de um robô que está se movendo em um ambiente desconhecido, enquanto incrementalmente constrói-se o mapa de tal ambiente. Provavelmente o requisito mais importante para localização e mapeamento adequados seja um preciso reconhecimento de local, isto é, determinar se um robô estava no mesmo lugar em diferentes ocasiões apenas analizando as observações feitas pelo robô em cada ocasião. A maioria das abordagens da literatura são boas quando se utilizam sensores altamente expressivos, como câmeras, ou quando o robô está situado em ambientes com pouco ambiguidade. No entanto, este não é o caso, por exemplo, quando o robô equipado apenas com sensores de alcance está em ambientes internos estruturados altamente ambíguos. Uma boa estratégia deve ser capaz de lidar com tais ambientes, lidar com ruídos e erros nas observações e, especialmente, ser capaz de modelar o ambiente e estimar o estado do robô de forma eficiente. Nossa proposta consiste em traduzir sequências de medições de laser em uma representação de texto eficiente e compacta, para então lidar com o problema de reconhecimento de local usando técnicas de processamento lingüísticos. Nós traduzimos as medições dos sensores em valores simples computados através de um novo modelo de observação baseado em estimativas de densidade de kernel chamado de Densidade de Espaço Livre (FSD). Estes valores são quantificados permitindo a divisão do ambiente em regiões contíguas de densidade homogênea, como corredores e cantos. Regiões são representadas de forma compacta por simples palavras descrevendo o valor de densidade espacial, o tamanho e a variação da orientação daquela região. No final, as cadeias de palavras compõem um texto, no qual se buscam casamentos de n-gramas (isto é, sequências de palavras). Nossa técnica também é aplicada com sucesso em alguns cenários de operação de longo-prazo, onde devemos lidar com objetos semi-estáticos (i.e. que se movem ocasionalmente, como portas e mobílias). Todas as abordagens foram avaliadas em cenários simulados e reais obtendo-se bons resultados. / Simultaneous Localization and Mapping (SLAM), fundamental for building robots with true autonomy, is one of the most difficult problems in Robotics and consists of estimating the position of a robot that is moving in an unknown environment while incrementally building the map of such environment. Arguably the most crucial requirement to obtain proper localization and mapping is precise place recognition, that is, determining if the robot is at the same place in different occasions just by looking at the observations taken by the robot. Most approaches in literature are good when using highly expressive sensors such as cameras or when the robot is situated in low ambiguous environments. However this is not the case, for instance, using robots equipped only with range-finder sensors in highly ambiguous indoor structured environments. A good SLAM strategy must be able to handle these scenarios, deal with noise and observation errors, and, especially, model the environment and estimate the robot state in an efficient way. Our proposal in this work is to translate sequences of raw laser measurements into an efficient and compact text representation and deal with the place recognition problem using linguistic processing techniques. First, we translate raw sensor measurements into simple observation values computed through a novel observation model based on kernel-density estimation called Free-Space Density (FSD). These values are quantized into significant classes allowing the division of the environment into contiguous regions of homogeneous spatial density, such as corridors and corners. Regions are represented in a compact form by simple words composed of three syllables – the value of spatial density, the size and the variation of orientation of that region. At the end, the chains of words associated to all observations made by the robot compose a text, in which we search for matches of n-grams (i.e. sequences of words), which is a popular technique from shallow linguistic processing. The technique is also successfully applied in some scenarios of long-term operation, where we must deal with semi-static objects (i.e. that can move occasionally, such as doors and furniture). All approaches were evaluated in simulated and real scenarios obtaining good results.

O emprego de técnicas de controle para veículos submarinos, envolve muitas questões de interesse prático e teórico. Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento de um sistema de controle inteligente e adaptativo a ser aplicado na navegação de veículos submarinos semi-autônomos (VSSAs). Utiliza-se uma técnica baseada no controle nebuloso (fuzzy), visando gerenciar o veículo submarino no controle de velocidade, profundidade, orientação e na evasão de obstáculos. A operação de veículos submarinos usando a técnica proposta, exige a definição, análise e tratamento de um vasto conjunto de comandos complexos manipulados pelo controlador. A metodologia utilizada divide a ação de controle em 3 fases. A primeira trata do posicionamento inicial do veículo submarino, a segunda fase trata da sua navegação e a fase final de gerenciar o comportamento do veículo próximo da posição-objetivo. A implementação funcional do controlador e dividida em módulos. O primeiro módulo informa o comportamento do ambiente e do próprio veículo, fornecendo dados iniciais sobre seu posicionamento e sua profundidade; um segundo módulo trata da presença de obstáculos em diferentes direções com dados fornecidos por sonares e assim determina as ações para a evasão de obstáculos. A ação de controle e estabelecida usando conceitos da teoria nebulosa (fuzzy) no universo de discurso, através de variáveis lingüísticas e de regras de inferência definidas a partir do conhecimento de especialistas, que envolvem a imprecisão característica do comportamento humano. As informações no final do processo são concentradas, de forma que a ação de controle e determinada para que possa enviar sinais de controle aos atuadores. / The design of underwater vehicle involves a very large number of practical and theoretical problems. In this work, it is tackled the development of a intelligent and adaptive controller, to be used in the navigation of semi-autonomous underwater vehicles (SAUV). To achieve this goal, a technique based on the fuzzy theory was employed to control the vehicle movements, including the evasion of obstacles. The operation of underwater vehicles using this approach demands the definition and treatment of a vast set of complex commands, manipulated by the controller. The control action is subdivided into three stages, the first one deals the control action during the initial positioning of the vehicle, a second stage deals with the navigation itself and the final stage deals the control action when the vehicle is close to the objective-position. The functional development of the controller was also subdivided into modules. The first module deals with the management of input data such as environmental disturbances and initial vehicle position, such as depth of the vehicle. The second module deals the detection of obstacles in different directions and the optimal evasion action to avoid collisions. The control action during a mission is established using concepts of the Fuzzy theory in the universe of speech, through linguistic variables and rules of inference defined from the knowledge of specialists, involving the characteristic imprecision of human behavior. In the end of the process, the information is defuzzificated, so that control actions are determined, allowing a practical implementation.

A área de robótica móvel se encontra numa fase de grande expansão, mas um dos obstáculos a ser vencido é o desenvolvimento de sistemas computacionais embarcados que combinem baixo consumo de energia com alta capacidade de processamento. A computação reconfigurável tem o potencial para atender esta demanda. Este trabalho visa avaliar as dificuldades no aproveitamento desta tecnologia através da implementação em hardware de um sistema de desvio de obstáculos para robôs móveis usando uma única câmera de baixo custo como sensor. Normalmente os algorítmos de fluxo óptico usados neste projeto são implementados inteiramente em software e sofrem várias restrições para poderem operar nos computadores embarcados nos robôs. O projeto descrito neste trabalho não tem estas restrições mas exige um esforço maior de desenvolvimento / The area of mobile robotics is undergoing a tremendous expansion, but one of the obstacles to be dealt with is the development of embedded computational systems that combine low power consumption and high performance. Reconfigurable computing has the potential to meet these requirements. This project is an evaluation of the complexities of fully exploiting this technology through the hardware implementation of an obstacle avoidance system for mobile robots using a single, low cost camera as its sensor. Normally, the optic flow algorithms used in this project are implemented entirely in software and so suffer several limitations in order to run on computers embedded in the robots. The hardware described here does not have the same limitations but requires more development effort

O presente trabalho propÃe o estudo comparativo de duas tÃcnicas de controle aplicadas Ãs trajetÃrias de um robà mÃvel: GPC (Generalized Predictive Control) e PID (Proporcional â Integral ‐ Derivativo). O sistema de controle do robà utiliza a configuraÃÃo em cascata, sendo constituÃdo de uma malha interna para o controle de velocidade dos motores e uma malha externa para o controle de posiÃÃo e orientaÃÃo do robà que fornecerà a referÃncia de velocidade dos motores. O sistema de controle em cascata permite utilizar‐se de controladores cinemÃticos mono‐variÃvel. Foi utilizado ainda um controlador dinÃmico preditivo multivariÃvel a fim de se comparar o desempenho com os outros controladores mono‐variÃvel. Foram desenvolvidos simuladores para o robà mÃvel atravÃs de uso dos controladores GPC e PID. A teoria foi implementada em um pequeno robà mÃvel com traÃÃo diferencial construÃdo para este propÃsito. Foram utilizados como atuadores motores CC e como sensores de velocidade e posiÃÃo, foram utilizados encoders e sonares, respectivamente. Uma vez que o ajuste dos controladores usados à baseado em modelo, foram utilizados dois mÃtodos de identificaÃÃo de parÃmetros: o MÃtodo dos MÃnimos Quadrados Recursivos (MQR) e por Redes Neurais. Os mÃtodos de controle empregados permitiram o seguimento de trajetÃrias pelo robà mÃvel. / The present work proposes a comparative study of two control techniques applied for mobile robots trajectories: GPC (Generalized Predictive Control) and PID (Proportional â 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.

Orientador: Eleri Cardozo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T14:20:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Teixeira_FabioVieira_M.pdf: 4888310 bytes, checksum: 3976274cd7d3de15a58a9eec18e4aab5 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Na última década, as redes de sensores sem fio foram alvo de várias pesquisa em diversas áreas, entre elas a Robótica Móvel e Ambientes Inteligentes. Com o uso dessa tecnologia é possível estender as capacidades de sensoriamento de robôs móveis para o ambiente em que se encontram, além de aumentar a abrangência da conectividade sem fio. Devido à grande exploração da área e o grande avanço das tecnologias CMOS, novos módulos de sensoriamento, como câmeras, puderam ser desenvolvidos e embarcados em transceptores de baixo custo. A interconexão dessas fontes compostas de múltiplas mídias deu origem a uma nova tecnologia, as Redes de Sensores Multimídia Sem Fio. Essas redes possibilitam o desenvolvimento de uma grande quantidade de aplicações que antes não eram possíveis apenas com o uso de sensores escalares, por exemplo, em áreas relacionadas ao controle de tráfego, vigilância, automação residencial e cuidados com a saúde. Esta dissertação explora o uso desta nova tecnologia para o desenvolvimento de uma infraestrutura capaz de prover serviços a robôs móveis semi-autônomos em ambientes instrumentados para acessibilidade, a fim de auxiliá-los no cumprimento de seus objetivos / Abstract: In the last decade, Wireless Sensor Networks have been the subject of research in many areas, including Mobile Robotics and Smart Environments. Such technology enables the extension of the mobile robots' sensing capabilities towards the environment where they are operating, as well as the increasing of the wireless connectivity coverage. Due to the large exploration of the area and the steady advance of CMOS technologies, new sensing modules such as cameras have being developed and embedded into low cost transceivers. The interconnection of multiple media sources raised a new technology known as Wireless Multimedia Sensor Networks. These networks allow the development of a wide range of applications that were not possible before using only scalar sensors, especially in areas related to traffic control, surveillance, home automation, and health care. This dissertation explores this new technology for the development of an infrastructure that provides services to semi-autonomous mobile robots in environments instrumented for accessibility, in order to assist the accomplishment of the robot's goals / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Eleri Cardozo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T06:38:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Olivi_LeonardoRocha_D.pdf: 17712423 bytes, checksum: a9b0ec521405e93735844f7ce8b3b968 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A mobilidade é uma competência humana extremamente valiosa, e pode ser perdida por diversas razões, tais como traumas na coluna vertebral, acidentes vasculares cerebrais, dentre outras. Algumas tecnologias desenvolvidas para as áreas médicas, como eletroencefalografia e eletromiografia, podem ser empregadas no desenvolvimento de Interfaces Humano-Máquina (Human-Machine Interface, ou, HMI) com o objetivo de permitir que pessoas com capacidades motoras severamente comprometidas possam comunicar e operar os mais diversos equipamentos. Assim, esses usuários podem conduzir robôs móveis por meio de uma HMI adaptada para suas capacidades motoras e cognitivas. Entretanto, essas interfaces apresentam erros na identificação da ação pretendida pelo usuário, os quais comprometem sobremaneira a experiência desse usuário na interação com o mundo exterior. Para o caso dos robôs móveis assistivos, o conceito de controle compartilhado (shared control) foi concebido para compensar as taxas de erros das HMIs, e a responsabilidade pela navegação do robô é dividida entre o usuário e um sistema supervisor automático. As abordagens mais populares na literatura comutam poucos modos de comportamentos específicos para situações individualizadas, como passagens estreitas e desvio de obstáculos. Esta tese propõe uma nova técnica de controle compartilhado, denominada de navegação assistida por campos vetoriais, a qual não possui modos de operação chaveados, evitando quaisquer instabilidades e abrangendo as configurações do ambiente de maneira ilimitada, além de minimizar significativamente os erros gerados pelas HMIs e facilitar a navegação do usuário. Os campos vetoriais oferecem as navegações manual e autônoma, ampliando a interação do usuário com o ambiente. Nessa nova técnica, o sistema de controle embarcado irá executar a ação identificada pela HMI em função dos estados do robô e do ambiente, com o objetivo de maximizar a segurança e capacidade de controle do usuário. Os resultados mostrados neste trabalho evidenciam uma nova forma de tratar o problema, obtendo ganhos significativos com relação ao estado da arte, com baixa complexidade computacional, alta flexibilidade a ambientes e usuários e otimização efetiva de erros, contribuindo para a recuperação da mobilidade dos usuários / Abstract: Human mobility is an extremely valued skill that can be lost due to various reasons, such as spinal cord injuries, strokes, amputations, among others. Technologies developed for the medical areas, such as electroencephalography and electromyography, can be employed in the development of Human-Machine Interfaces (HMI) with the objective of allowing people with severe mobility impairments to communicate and to operate a wide range of equipments. Therefore, these users are allowed to conduct assistive robots allow through a HMI designed according to the user's mobility and cognitive skills. However, these interfaces still present low performance in the correct identification of the intended action by the user, which severely compromise the experience of the user when interacting with external world. In the specific case of assistive mobile robots, a shared control concept was developed in order to compensate the high error rates produced by the HMIs, where the responsibility for the navigation of the mobile robot is shared among the user and an autonomous supervisor system. The mainly approaches shown in literature switch a few modes of specific behavior for individualized situations, such as narrow corridors and obstacle avoidance. This work presents a novel shared control technique, named assistive navigation by vector fields, which does not employ switching modes, avoiding any instabilities and covering the unlimited environment configurations, significantly minimizing the HMI errors, facilitating the user's navigation. The vector fields offer both manual and autonomous navigation, increasing the user's interaction with the environment. In this novel technique, the embedded control system incorporates the HMI command with the robot and environment states, aiming the maximization of user's security and control capabilities. Results shown a novel manner for treating the problem, obtaining substantial gains over the state of art works, with low computational complexity, high flexibility concerning environments and users and effective optimization of errors, contributing for the user's mobility retrieval / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica