Sistema de navegação autônoma para plataforma robótica móvel com restrições não-holonômicas

• Main Author: Jessica Fernanda Pereira Zamaia
• Other Authors: Leonimer Flávio de Melo .
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Estadual de Londrina. Centro de Tecnologia e Urbanismo. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. 2018
• Online Access: http://www.bibliotecadigital.uel.br/document/?code=vtls000219087

Este trabalho descreve o processo de desenvolvimento de um protótipo robótico móvel, autônomo, com restrições não-holonômicas e sistema de tração diferencial, capaz de traçar rotas predefinidas e desviar de possíveis obstáculos presentes em seu trajeto através da aplicação de algoritmos de navegação autônoma. A modelagem cinemática e dinâmica é realizada e resulta em equações para o posicionamento do robô em um plano, bem como a sua representação em espaços de estados. Modelagens essas que são aplicadas a simulações do sistema em ambiente virtual e para sua verificação de estabilidade. Simulações do robô em navegação sobre linha reta, circunferência completa e dois algoritmos de desvio são executadas com a utilização do software Matlab e, por fim, são realizadas implementações em cinco diferentes ambientes reais de aplicação. Dados são colhidos durante a execução de trajetórias propostas em ambiente real e os mesmos são aplicados em um simulador de trajetória, que permite a visualização dos percursos traçados de forma gráfica. Conclui-se a pesquisa com a comparação entre rotas de navegação simuladas em ambiente virtual e rotas traçadas em ambiente real, obtenção de erro entre elas e as devidas conclusões são apresentadas validando os algoritmos de navegação autônoma propostos. === This work describes the development process of a mobile robotic prototype, autonomous, with non-holonomic constraints and a differential traction system capable of tracing predefined routes and avoiding possible obstacles in its path through the application of autonomous navigation algorithms. Kinematic and dynamic modeling is performed and results in equations for positioning the robot in a plane, as well as its representation in state spaces, which are applied to simulations of the system in virtual environment and for its stability check. Simulations of the robot in straight-line navigation, full circumference, and two deviation algorithms are performed using Matlab software, and finally implementations are performed in five different real-world application environments. Data are collected during the execution of the proposed trajectories in real environment and they are applied in a trajectory simulator that allows the visualization of the routes traced in graphical form. We conclude the research with the comparison between simulated navigation routes in virtual environment and routes drawn in real environment, obtaining error between them and the appropriate conclusions are presented validating the proposed autonomous navigation algorithms.