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[pt] OTIMIZAÇÃO DE TRAJETÓRIAS PARA ROBÔS HÍBRIDOS COM PERNAS E RODAS EM TERRENOS ACIDENTADOS / [en] TRAJECTORY OPTIMIZATION FOR HYBRID WHEELED-LEGGED ROBOTS IN CHALLENGING TERRAIN10 November 2020 (has links)
[pt] Robôs híbridos equipados com pernas e rodas são uma solução promissora
para uma locomoção versátil em terrenos acidentados. Eles combinam a
velocidade e a eficiência das rodas com a capacidade das pernas de atravessar
terrenos com obstáculos. Em geral, os desafios em locomoção para robôs
híbridos envolvem planejamento de trajetória e sistemas de controle para o
rastreamento da trajetória planejada. Esta tese se concentra, em particular, na
tarefa de otimização de trajetória para robôs híbridos que navegam em terrenos
acidentados. Para isso, propõe-se um algoritmo de planejamento que otimiza
a posição e a orientação da base do robô e as posições e forças de contato
nas rodas em uma formulação única, levando em consideração as informações
do terreno e a dinâmica do robô. O robô é modelado como um único corpo
rígido com massa e inércia concentrada no centro de massa, o que permite
planejar movimentos complexos por longos horizontes de tempo e ainda
manter uma baixa complexidade computacional para resolver a otimização
de forma mais eficiente. O conhecimento do mapa do terreno permite que a
otimização gere trajetórias para negociação de obstáculos de maneira dinâmica,
em velocidades mais altas. Tais movimentos não podem ser gerados sem levar
em consideração as informações do terreno. Duas formulações diferentes são
apresentadas, uma que permite movimentos somente com as rodas, onde
a negociação de obstáculos é permitida pelas pernas, e outra focada em
movimentos híbridos dando passos e movendo as rodas, capazes de lidar com
descontinuidades no perfil do terreno. A otimização é formulada como um
NLP e as trajetórias obtidas são rastreadas por um controlador hierárquico
que computa os comandos de atuação de torque para as juntas e as rodas do
robô. As trajetórias são verificadas no robô quadrúpede ANYmal equipado
com rodas não esterçáveis controladas por torque, em simulações e testes
experimentais. O algoritmo proposto de otimização de trajetória permite que
robôs com pernas e rodas naveguem por terrenos complexos, contendo, por
exemplo, degraus, declives e escadas, enquanto negociam esses obstáculos com
movimentos dinâmicos. / [en] Wheeled-legged robots are an attractive solution for versatile locomotion
in challenging terrain. They combine the speed and efficiency of wheels with
the ability of legs to traverse challenging terrain. In general, the challenges
with wheeled-legged locomotion involve trajectory generation and motion control
for trajectory tracking. This thesis focuses in particular on the trajectory
optimization task for wheeled-legged robots navigating in challenging terrain.
For this, a motion planning framework is proposed that optimizes over the
robot’s base position and orientation, and the wheels’ positions and contact
forces in a single planning problem, taking into account the terrain information
and the robot dynamics. The robot is modeled as a single rigid-body, which
allows to plan complex motions for long time horizons and still keep a low
computational complexity to solve the optimization quickly. The knowledge of
the terrain map allows the optimizer to generate feasible motions for obstacle
negotiation in a dynamic manner, at higher speeds. Such motions cannot be
discovered without taking into account the terrain information. Two different
formulations allow for either purely driving motions, where obstacle negotiation
is enabled by the legs, or hybrid driving-walking motions, which are able
to overcome discontinuities in the terrain profile. The optimization is formulated as a Nonlinear Programming Problem (NLP) and the reference motions
are tracked by a hierarchical whole-body controller that computes the torque
actuation commands for the robot. The trajectories are verified on the quadrupedal robot ANYmal equipped with non-steerable torque-controlled wheels
in simulations and experimental tests. The proposed trajectory optimization
framework enables wheeled-legged robots to navigate over challenging terrain,
e.g., steps, slopes, stairs, while negotiating these obstacles with dynamic motions.
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[pt] CONTROLE POR MODOS DESLIZANTES DE ROBÔS COM UMA E MÚLTIPLAS PERNAS / [en] SLIDING MODE CONTROL FOR SINGLE- AND MULTI-LEGGED ROBOTSGUILHERME NERI DE SOUZA 18 May 2021 (has links)
[pt] Nos últimos anos, os robôs móveis com pernas têm despertado o
interesse da comunidade robótica, pois tais mecanismos apresentam maior
versatilidade em relação aos robôs móveis de rodas e aéreos. Neste trabalho,
o autor considera o problema de modelagem e projeto de controle robusto
para uma classe de robôs móveis com pernas usando a abordagem de
controle por modos deslizantes. Um estudo comparativo entre um algoritmo
de planejamento baseado em técnicas de Fourier e controladores via modo
deslizante é apresentado para o problema de estabilização de um robô móvel
saltitante na fase de vôo. O autor também propõe a estabilização da postura
de robôs móveis multipernas, como hexapod e robô bípede, utilizando duas
abordagens de controle diferentes, o controle de regulação Cartesiana e o
controle via modos deslizantes. A teoria de estabilidade de Lyapunov é usada
para demonstrar as propriedades de estabilidade dos sistemas de controle em
malha-fechada. Simulações numéricas em ambiente de simulação MATLAB
e simulações computacionais em Gazebo, um simulador robótico 3D de
código aberto, são incluídas para ilustrar o desempenho e a viabilidade
da metodologia proposta. / [en] In the last years, legged mobile robots have increased the interest of
the robotics community because such mechanisms have higher versatility
compared to wheeled and aerial mobile robots. These characteristics make
robot with legs a viable solution for rescue and monitoring operations
in irregular terrains and difficult to access locations. Although singlelegged
or multi-legged mechanisms can transverse any terrain, some of their
disadvantages are higher complexity in modelling and control design and
higher power consumption. In this work, the author considers the problem
of modelling and robust control design for a class of legged mobile robots
using the sliding mode control approach. A comparative study between a
planning algorithm based on Fourier techniques and sliding mode controllers
is presented for the stabilization problem of a hopping robot in flight
phase. The author also proposes the stabilization of the posture of multilegged
mobile robots such as, hexapod and biped robot, using two different
control approaches, the Cartesian regulation control and the sliding mode
control. The Lyapunov stability theory is used to demonstrate the stability
properties of the closed-loop control systems. Numerical simulations in
MATLAB simulation software and computer simulations in Gazebo, an
open-source 3D robotic simulator, are included to illustrate the performance
and feasibility of the propose methodology.
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[en] ALUMNI TOOL: INFORMATION RECOVERY OF PERSONAL DATA ON THE WEB IN AUTHENTICATED SOCIAL NETWORKS / [pt] ALUMNI TOOL: RECUPERAÇÃO DE DADOS PESSOAIS NA WEB EM REDES SOCIAIS AUTENTICADASLUIS GUSTAVO ALMEIDA 02 August 2018 (has links)
[pt] O uso de robôs de busca para coletar informações para um determinado contexto sempre foi um problema desafiante e tem crescido substancialmente nos últimos anos. Por exemplo, robôs de busca podem ser utilizados para capturar dados de redes sociais profissionais. Em particular, tais redes permitem estudar as trajetórias profissionais dos egressos de uma universidade, e responder diversas perguntas, como por exemplo: Quanto tempo um ex-aluno da PUC-Rio leva para chegar a um cargo de relevância? No entanto, um problema de natureza comum a este cenário é a impossibilidade de coletar informações devido a sistemas de autenticação, impedindo um robô de busca de acessar determinadas páginas e conteúdos. Esta dissertação aborda uma solução para capturar dados, que contorna o problema de autenticação e automatiza o processo de coleta de dados. A solução proposta coleta dados de perfis de usuários de uma rede social profissional para armazenamento em banco de dados e posterior análise. A dissertação contempla ainda a possibilidade de adicionar diversas outras fontes de dados dando ênfase a uma estrutura de armazém de dados. / [en] The use of search bots to collect information for a given context has grown substantially in recent years. For example, search bots may be used to capture data from professional social networks. In particular, such social networks facilitate studying the professional trajectory of the alumni of a given university, and answer several questions such as: How long does a former student of PUC-Rio take to arrive at a management position? However, a common problem in this scenario is the inability to collect information due to authentication systems, preventing a search robot from accessing certain pages and content. This dissertation addresses a solution to capture data, which circumvents the authentication problem and automates the data collection process. The proposed solution collects data from user profiles for later database storage and analysis. The dissertation also contemplates the possibility of adding several other sources of data giving emphasis to a data warehouse structure.
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