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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2013.tde-08052024-170835
Documento
Autor
Nome completo
Thiago Alberto Cabral da Cruz
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2013
Orientador
Banca examinadora
Becker, Marcelo (Presidente)
Magalhães, Daniel Varela
Simões, Eduardo do Valle
Título em português
Investigação e desenvolvimento de uma plataforma robótica móvel de suspensão passiva
Palavras-chave em português
algoritmos genéticos
projeto simultâneo
robôs móveis Inteligentes
Resumo em português
O presente trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de uma plataforma robótica móvel de suspensão passiva, livre para a reprodução, bem como sua confecção, destinada à busca por objetos de interesse, tanto em ambientes desestruturados e dinâmicos quanto em locais estruturados. Para tais tarefas há a necessidade do robô possuir mecanismos que o permitam superar percalços como escadas, buracos ou formações rochosas. Além da aptidão para a navegação nos mais diversos ambientes. Tal plataforma deve possuir estrutura física que a possibilite levar os equipamentos necessários para a realização da tarefa objeto de interesse; tais como sensores laser, câmeras, manipuladores e etc. Usualmente, em robôs que são capazes de navegar nos mais diversos ambientes, são empregados mecanismos baseados em pernas ou esteiras. Tais abordagens possuem alguns empecilhos, como a baixa eficiência energética ou o complexo controle. Como alternativa a tais abordagens, é proposta uma morfologia mecânica baseada em dois robôs de duas rodas, unidos através de duas juntas universais e uma barra, para assim formar um robô de quatro rodas tracionantes e suspensão passiva. Como tais unidades robóticas possuem sistemas de tração diferencial o controle de mobilidade torna-se simples. Porém, devido às juntas universais, aos diferentes planos instantâneos de deslocamento entre as unidades robóticas e à robustez necessária para a navegação em ambientes desestruturados, o controle de cooperação entre as duas unidades não é trivial. Para se resolver tal tarefa, empregou-se o uso de um controlador baseado em algoritmos genéticos. Esta abordagem trata as unidades de forma independente, como dois robôs diferentes. O robô mestre sabe para onde e como deve ir, já o robô escravo, controlado através do algoritmo genético, deve cooperar de forma eficiente para que o mestre atinja seu objetivo. Tal controlador, por realizar poucas operações aritméticas e apenas algumas leituras periódicas de seis sensores proprioceptivos, pôde ser embarcado em um microcontrolador de reduzido consumo energético e custo. Isto proporciona uma maior autonomia energética, bem como uma maior facilidade para a construção de tal plataforma, uma vez que os custos financeiros são reduzidos
Título em inglês
Development and investigation of a mobile robotic platform with passive suspension
Palavras-chave em inglês
genetic algorithm
intelligent mobile robots
simultaneous project
Resumo em inglês
This work aims the development of a mobile robotic platform with passive suspension, copy free, directed to autonomous navigation in rough and dynamics terrain or structured places, seeking for objects of interest. Therefore the robot must be able to overcome large obstacles, such as rock formations, stairways and hollows. It also must possess physical structure to carry equipments necessary for the task in question. Equipments as laser sensors, cams, manipulator and etc. Usually to solve such challenge is employed legged or tracked robots. However, these approaches have some handicaps such as high energy consumption, complex control and complex mechanical structure. As an alternative is proposed a mechanical morphology based on a combination of two two-wheeled robots to form a four-wheel-drive platform with passive suspension. Independently, which robot is able to be controlled trough a differential model. But due the universal joints, the different displacement plans between the robots and the robustness necessary for rough terrain navigation the cooperation control between the robots is not trivial. To solve this problem was used a controller based on genetic algorithm. This approach treats the platform as two independently robots. The master robot knows how and where to go, while the slave robot controlled by the genetic algorithm must coop efficiently for that the master robot gets until its objective. The genetic controller realizes just a few arithmetic operations and sensor readings. This permits that this controller can be embedded into a micro-controller of low power consumption and low financial cost. This way, a bigger autonomy is achieved as a simpler and cheaper construction also is
 
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Data de Publicação
2024-05-08
 
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