helvis III - Desenvolvimento e caracterização da plataforma robótica

• Main Author: Andres Eduardo Baquero Velasquez
• Other Authors: Daniel Varela Magalhães
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2015
• Subjects: Caracterização; Dinâmica para frente de veículos FWS; Modelo de Ackerman; Veículo FWS (Front Wheel Steering); Ackerman model; Characterization; Forward vehicle dynamics for FWS vehicle; FWS vehicle
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18149/tde-05052015-101452/

O principal propósito deste trabalho é desenvolver e caracterizar o veículo robótico ℏelvis III, para ser usado no desenvolvimento de pesquisas na área de controle e navegação de robôs móveis. O sistema de propulsão foi caracterizado para determinar a velocidade real do veículo em quatro tipos diferentes de terrenos (Asfalto, grama, grama-terra e terra). Também foi caracterizado o sistema de esterçamento mediante o modelo cinemático da bicicleta, onde se obteve a relação entre a posição do servo motor encarregado do esterçamento do veículo e o valor do ângulo de esterçamento de uma bicicleta. Foram determinados os valores dos erros CEP (Circular Error Probability) e SEP (Spherical Error Probability) do GPS (Global Positioning System) embarcado no veículo mediante dois testes: um em São Carlos – SP (Brasil) e outro em Villavicencio – Meta (Colômbia). Nesses testes foi caracterizada a IMU (Inertial Measurement Unit) embarcada no veículo, além de verificado o efeito da luz solar no funcionamento do sensor tipo LIDAR (Laser Imaging Detection and Ranging) embarcado no helvis III. Por último, pode-se definir a dinâmica do veículo à frente, com a determinação seu centro de massa, e é apresentado o comportamento das forças sob as rodas quando o veículo fica parado ou em movimento sobre terrenos que geram uma inclinação em algum dos eixos cartesianos. === The main objective of this work is the development and characterization of a robotic vehicle ℏelvis III in order to use it in the development of researches focused on the fields of mobile robotics control and navigation. Initially the propulsion system was characterized in order to determine the real velocity of vehicle in real conditions (four different kinds of grounds were used). In addition to this, the steering system was also characterized by applying the well-known bicycle kinematic model. During these experimental tests we could find the relation between the position of the servo-motor and the value of steering angle of the bicycle model. The real values of CEP (Circular Error Probability) and SEP (Spherical Error Probability) errors of the vehicle embedded GPS (Global Positioning System) were determined based on two experiments: the first one was carried out in São Carlos – SP (Brazil) and the second one in Villavicencio – Meta (Colombia). During the GPS experiments we could also characterize the vehicle embedded IMU (Inertial Measurement Unit). Then we could observe and measure the effect of solar light on the LIDAR sensor (Laser Imaging Detection and Ranging) performance. Finally, the forward vehicle dynamics is described, with the determination of the center of mass of the vehicle and the observation of the normal forces behavior in the vehicle wheels when it is stopped or moved on an inclined floor.