Transporte de objectos por equipas de robôs móveis autónomos : implementação e validação de uma arquitectura de controlo distribuída, baseada em sistemas dinâmicos não lineares

Abstract

Dissertação de Mestrado em Electrónica Industrial - Área de Especialização em Automação e RobóticaEsta dissertação tem como objectivo a implementação e validação de uma arquitectura de controlo, baseada em sistemas dinâmicos não lineares, para uma equipa de robôs móveis autónomos que em conjunto devem transportar um objecto de grandes dimensões desde uma posição inicial até uma posição de destino, e em simultâneo evitar colisões com obstáculos estáticos e/ou dinâmicos que possam encontrar no seu caminho. A arquitectura de controlo foi desenvolvida por um elemento do Grupo de Robótica Autónoma e Sistemas Dinâmicos, do departamento de Electrónica Industrial, da Universidade do Minho, no âmbito do seu doutoramento. Os robôs não têm qualquer conhecimento prévio do ambiente que os rodeia. A arquitectura de controlo é estruturada em termos de comportamentos elementares. Os comportamentos individuais e a sua integração são gerados por sistemas dinâmicos não lineares. Para a implementação da arquitectura de controlo foram utilizadas equipas de dois e de três robôs móveis autónomos, tendo sido os resultados documentados em vídeos. Estes resultados mostram o bom desempenho dos robôs em vários cenários, quer com obstáculos estáticos, quer com dinâmicos. O comportamento resultante é estável e as trajectórias são suaves, isto porque à medida que a informação sensorial e/ou comunicada varia, os sistemas dinâmicos adaptam-se, gerando soluções atractoras adequadas.The goal of this dissertation is the validation of a distributed control architecture, based on non-linear dynamical systems, for a team of autonomous mobile robots that jointly carry a large object from a starting position to a position of destination, and simultaneously avoid collisions with obstacles static and/or dynamic that can encounter in their path. The architecture was developed by an element from the Dynamical Systems and Autonomous Robotics Group of the Department of Industrial Electronics, from University of Minho, this work was carried out for his PhD. The robots have no prior knowledge whatsoever of the surrounding environment. The control architecture of each one of the robots is structured in terms of elemental behaviours. The individual behaviours and their integration are generated by non-linear dynamical systems. The implementation of the control architecture was performed on teams of two and three robots, the results were documented in video. These results show the good performance of robots in several environments, with static and/or dynamic ones. The resulting behaviour is stable and the trajectories are smooth, this is achieved because the dynamical systems adjust to changes in the information provided by the sensors and/or the information comunicated between the robots, generating adequate attractor solutions