Resumo da Tese apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Doutor em Ciências (D.Sc.)

Reconfiguração de Robôs Móveis com Articulação Ativa Navegando em Terrenos Irregulares

Gustavo Medeiros Freitas

Março/2014

Orientadores:

Fernando Cesar Lizarralde Liu Hsu

Programa:

Engenharia Elétrica

      Esta tese trata do problema do controle de reconfiguração de robôs móveis com articulação ativa navegando em terrenos irregulares e acidentados. Mecanismos ativos podem ajustar sua configuração para se acomodar a diferentes condições de operação. A capacidade de influenciar a mobilidade depende da estrutura cinemática do mecanismo e velocidade de atuação das juntas.
      A mobilidade do veículo é avaliada com base na altura, orientação, estabilidade e eficiência de tração. Os critérios dependem do terreno percorrido; desta forma, uma metodologia para mapeamento de terrenos naturais é apresentada.
      Estratégias de controle são propostas considerando diferentes cenários de operação. No cenário estático a configuração do robô é regulada por um controle proporcional. No cenário dinâmico, é necessário levar em conta a velocidade máxima dos atuadores para compensar variações abruptas do terreno percorrido. A solução proposta consiste em antecipar a ação de comando utilizando uma estratégia de controle preditivo baseado em modelo, implementada através do mêtodo de controle preditivo funcional para adaptar o robô às condições severas deparadas ao longo da operação. De acordo com os critérios conflitantes de mobilidade, estratégias de otimização multi-objetivo são formuladas a fim de o robô alcançar uma configuração ideal.
      As estratégias de reconfiguração propostas são verificadas através de simulações numéricas e testes realizados com diferentes robôs. Os resultados obtidos validam a abordagem apresentada, comandando mecanismos articulados de maneira a melhorar a mobilidade e o desempenho dos robôs em diferentes condições de operação.