Mobile Robotics

The book is a collection of ten scholarly articles and reports of experiences and perceptions concerning pedagogical practices with mobile robotics.“This work is funded by CIEd – Research Centre on Education, project UID/CED/01661/2019, Institute of Education, University of Minho, through national funds of FCT/MCTES-PT.

AGV RAD: AGV positioning system for ports using microwave doppler radar

Automation and intelligence have become an inevitable trend in the development of container terminals. The AGV (Automated Guided Vehicle) positioning is a primary problem to build the automated ports. Although the existing Ultra-High Frequency(UHF) RFID technology has good measurement accuracy and stability in the port AGV positioning, the exposed magnetic tags are easy to damage under the common heavy load, and its construction and maintenance cost is unbearable to most ports. Among the candidate technologies for the AGV positioning, microwave Doppler radar has a strong penetrating ability, and can work well in a complex environment (day and night, foggy, rainy). Therefore, the microwave Doppler radar-based AGV positioning system has attracted a lot of attention. In this thesis, a test system using the above technique was established, together with a NI myRIO real-time Wi-Fi compatible computation platform. Several computation algorithms were implemented to extract the accurate values of range and velocity. Wavelet denoising with the adapted threshold function was considered to filter noise contained in radar signals. In the frequency domain analysis, FFT and Chirp-Z Transform (CZT) joint algorithm was proposed to suppress the influence of fence effects and also improves real-time performance. In addition, 2D-FFT is used to calculate velocity of AGV. According to the port-like environment, the suitable AGV positioning algorithm and communication method based on microwave Doppler radars and NI myRIO-1900s also be proposed. The effectiveness of the proposed system was experimentally tested and several results are included in this thesis.Automação e inteligência artifical tornaram-se uma tendência inevitável no desenvolvimento dos terminais dos contentores. O posicionamento do VAG (Veículo Autónomo Guiado) é um dos problemas principais para construir as portas automatizadas. Embora a tecnologia RFID de frequência ultra-alta (UHF) existente tenha uma boa precisão e estabilidade de medição no posicionamento VAG dos portos, as etiquetas magnéticas expostas são fáceis de danificar sob a comum carga pesada e o seu habitual custo de construção e manutenção é insuportável para a maioria das portos. Entre as tecnologias para o posicionamento VAG, o radar Doppler de microondas possui uma forte capacidade de penetração e pode funcionar bem em ambientes complexos (dia, noite, nevoeiro e chuva). Portanto, o sistema de posicionamento VAG baseado em radar Doppler de microondas atraiu muita atenção. Nesta tese, foi estabelecido um sistema de teste usando a técnica acima mencionada, juntamente com uma plataforma de computação em tempo real, NI myRIO compatível com Wi-Fi. Vários algoritmos de computação foram envolvidos para extrair os valores precisos de distancia e velocidade. O “denoising” de wavelets com a função de limiar adaptado foi utilizado para filtrar o ruído nos sinais de radar. Na análise do domínio da frequência, o algoritmo conjunto FFT e Chirp-Z Transform (CZT) foi proposto para suprimir a influência dos efeitos de resolução e também melhorar o desempenho em tempo real. Além disso, o algoritmo 2D-FFT é usado para calcular a velocidade do VAG. De acordo com o ambiente dos portos, o algoritmo de posicionamento VAG e o método de comunicação adequado baseados em radares Doppler de microondas e NI myRIO-1900s também serão propostos. A eficiência do sistema proposto foi testada experimentalmente e vários resultados estão descritos nesta dissertação

Manipulador aéreo con brazos antropomórficos de articulaciones flexibles

[Resumen] Este artículo presenta el primer robot manipulador aéreo con dos brazos antropomórficos diseñado para aplicarse en tareas de inspección y mantenimiento en entornos industriales de difícil acceso para operarios humanos. El robot consiste en una plataforma aérea multirrotor equipada con dos brazos antropomórficos ultraligeros, así como el sistema de control integrado de la plataforma y los brazos. Una de las principales características del manipulador es la flexibilidad mecánica proporcionada en todas las articulaciones, lo que aumenta la seguridad en las interacciones físicas con el entorno y la protección del propio robot. Para ello se ha introducido un compacto y simple mecanismo de transmisión por muelle entre el eje del servo y el enlace de salida. La estructura en aluminio de los brazos ha sido cuidadosamente diseñada de forma que los actuadores estén aislados frente a cargas radiales y axiales que los puedan dañar. El manipulador desarrollado ha sido validado a través de experimentos en base fija y en pruebas de vuelo en exteriores.Ministerio de Economía y Competitividad; DPI2014-5983-C2-1-