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Controle robusto de robos móveis em formação sujeitos a falhas; Robust and fault tolerant control of wheeled mobile robots in formation

SIQUEIRA, Adriano A. G.; TERRA, Marco H.; FRANCISCO, Tatiane B. R.
Fonte: Sociedade Brasileira de Automática Publicador: Sociedade Brasileira de Automática
Tipo: Artigo de Revista Científica
POR
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Este artigo trata de controle robusto e controle tolerante a falhas de movimentos coordenados de robôs móveis com rodas. O controle robusto é baseado em controle H∞ não linear por realimentação da saída. O controle tolerante a falhas é baseado em controle H∞ por realimentação da saída de sistemas lineares sujeitos a saltos Markovianos para garantir estabilidade da formação quando um dos robôs é perdido durante o movimento coordenado. A coordenação é realizada em função de um lider e qualquer robô da formação pode assumir a liderança de maneira aleatória. Os robôs móveis trocam informações de acordo com um grafo de comunicação direcionado (dígrafo), definido a-priori.; This paper deals with robust and fault tolerant controls of wheeled mobile robots (WMRs) in formation. The robust approach is based on output feedback nonlinear H∞ control. The fault tolerant approach is based on output feedback H∞ control of Markovian jump linear systems to ensure stability of the formation when one of the robots is lost during the coordinated motion. The coordination is performed with the robots following a leader, and any robot of the formation can assume the leadership randomly. The mobile robots exchange informations according to a pre-specified communication directed graph (digraph).

Ambiente de desenvolvimento de aplicações para robôs móveis; Environment for development applications for mobile robots

Scatena, Jean Miler
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 13/08/2008 PT
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Recentes avanços na tecnologia de robôs móveis têm sido direcionados para um novo tipo de sistema robótico o qual é denominado de robô pessoal. Esses robôs realizam tarefas caseiras cotidianas, além de interagir e auxiliar pessoas que necessitam de cuidados especiais. Para realizar tais tarefas são necessárias medidas de interação e programação entre o robô e o ser humano. Essa interface é discutida em diversas pesquisas que evidenciam a necessidade de um ambiente de desenvolvimento de aplicações para robôs com alto nível de abstração e que possua uma interface amigável. Com isso, o presente trabalho vem contribuir com essa nova área de pesquisa através da proposta de um ambiente de desenvolvimento de aplicações para robôs com alto nível de abstração utilizando blocos de tarefas, que se destina tanto a programadores experientes quanto a usuários com pouco conhecimento de programação. Para realizar o interfaceamento com esses dois tipos de usuários, o ambiente provê um módulo de programação avançado que se destina à criação de novas tarefas, e um módulo de programação específico para usuários com pouco conhecimento em programação, com uma interface amigável. No módulo avançado as novas tarefas utilizam a estrutura de uma biblioteca de alto nível de abstração (Java for Robotics)...

Arquitetura compacta para projeto de robôs móveis visando aplicações multipropósitos; Compact architecture to design mobile robots for multipurpose applications

Silva, André Luiz Vieira da
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 25/02/2008 PT
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Com a necessidade de substituir o trabalho humano em áreas de risco, ambientes impróprios ou inalcançáveis, diversos centros de pesquisas e universidades têm desenvolvido aplicações e estratégias de controle para robôs móveis. Porém, o alto custo na aquisição de um ou mais protótipos para estudos e desenvolvimento de novas tecnologias pode se tornar um fator limitante para o incremento dessas pesquisas. Como parte de uma solução para contornar esta eventual limitação em robótica móvel, uma arquitetura de baixo custo, modular e expansível é apresentada neste trabalho. São apresentadas também as metodologias de desenvolvimento dos módulos, os algoritmos de controle, as interfaces de comunicação e os principais componentes utilizados para desenvolvimento do robô móvel ZEUS, cujo sistema eletrônico de controle é a implementação da arquitetura proposta. Análise de custo, resultados experimentais de sensoriamento e navegação concluem este trabalho.; With the need to replace human work in risk's areas, improper or unreachable environments, several research centers, and universities have developed applications and strategies for mobile robots control. However, the high acquisition cost of one or more prototypes used for research and in development of new technologies may become a limiting factor. As part of the solution to get a round any such limitation on mobile robotics...

Projeto de um sistema de desvio de obstáculos para robôs móveis baseado em computação reconfigurável; Design of an obstacle avoidance system for mobile robots based on reconfigurable computing

Assumpção Júnior, Jecel Mattos de
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 09/12/2009 PT
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A área de robótica móvel se encontra numa fase de grande expansão, mas um dos obstáculos a ser vencido é o desenvolvimento de sistemas computacionais embarcados que combinem baixo consumo de energia com alta capacidade de processamento. A computação reconfigurável tem o potencial para atender esta demanda. Este trabalho visa avaliar as dificuldades no aproveitamento desta tecnologia através da implementação em hardware de um sistema de desvio de obstáculos para robôs móveis usando uma única câmera de baixo custo como sensor. Normalmente os algorítmos de fluxo óptico usados neste projeto são implementados inteiramente em software e sofrem várias restrições para poderem operar nos computadores embarcados nos robôs. O projeto descrito neste trabalho não tem estas restrições mas exige um esforço maior de desenvolvimento; The area of mobile robotics is undergoing a tremendous expansion, but one of the obstacles to be dealt with is the development of embedded computational systems that combine low power consumption and high performance. Reconfigurable computing has the potential to meet these requirements. This project is an evaluation of the complexities of fully exploiting this technology through the hardware implementation of an obstacle avoidance system for mobile robots using a single...

Mapeamento de ambientes externos utilizando robôs móveis; Outdoor mapping using mobile robots

Hata, Alberto Yukinobu
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 24/05/2010 PT
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A robótica móvel autônoma é uma área relativamente recente que tem como objetivo a construção de mecanismos capazes de executar tarefas sem a necessidade de um controlador humano. De uma forma geral, a robótica móvel defronta com três problemas fundamentais: mapeamento de ambientes, localização e navegação do robô. Sem esses elementos, o robô dificilmente poderia se deslocar autonomamente de um lugar para outro. Um dos problemas existentes nessa área é a atuação de robôs móveis em ambientes externos como parques e regiões urbanas, onde a complexidade do cenário é muito maior em comparação aos ambientes internos como escritórios e casas. Para exemplificar, nos ambientes externos os sensores estão sujeitos às condições climáticas (iluminação do sol, chuva e neve). Além disso, os algoritmos de navegação dos robôs nestes ambientes devem tratar uma quantidade bem maior de obstáculos (pessoas, animais e vegetações). Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de um sistema de classificação da navegabilidade de terrenos irregulares, como por exemplo, ruas e calçadas. O mapeamento do cenário é realizado através de uma plataforma robótica equipada com um sensor laser direcionado para o solo. Foram desenvolvidos dois algoritmos para o mapeamento de terrenos. Um para a visualização dos detalhes finos do ambiente...

Estudo de coordenação de robôs móveis com obstáculos; Study of coordination of mobile robots with obstacle avoidance

Ventura, José Miguel Vilca
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 15/09/2011 PT
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Coordenação de robôs móveis é um tópico importante de pesquisa dado que existem tarefas que podem ser desenvolvidas de forma mais eficiente e com menor custo por um grupo de robôs do que por um só robô. Nesta dissertação é apresentado um estudo sobre coordenação de robôs móveis para o problema de navegação em ambientes externos. Para isso, foi desenvolvido um sistema de localização utilizando os dados de odometria e do receptor GPS, e um sistema de desvio de obstáculos para planejar a trajetória livre de obstáculos. Os movimentos coordenados foram realizados em função de um líder e qualquer robô da formação pode assumir a liderança. A liderança é assumida pelo robô que ultrapassar a distância mínima a um obstáculo. Movimentos estáveis são gerados através de uma lei de controle descentralizada baseada nas coordenadas dos robôs. Para garantir a estabilidade da formação quando há alternância de líder ou remoção de robôs, foi feito controle tolerante a falhas para um grupo de robôs móveis. O controle tolerante a falhas é baseado em controle H 'INFINITO' por realimentação da saída de sistemas lineares sujeitos a saltos Markovianos para garantir a estabilidade da formação quando um dos robôs é perdido durante o movimento coordenado. Os resultados do sistema de localização mostram que o uso de filtro robusto para a fusão de dados produz uma melhor estimativa da posição do robô móvel. Os resultados também mostram que o sistema de desvio de obstáculos é capaz de gerar uma trajetória livre de obstáculos em ambientes desconhecidos. E por fim...

Técnicas de visão computacional aplicadas ao reconhecimento de cenas naturais e locomoção autônoma em robôs agrícolas móveis; Computer vision techniques applied to natural scenes recognition and autonomous locomotion of agricultural mobile robots

Lulio, Luciano Cássio
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 09/08/2011 PT
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O emprego de sistemas computacionais na Agricultura de Precisão (AP) fomenta a automação de processos e tarefas aplicadas nesta área, precisamente voltadas à inspeção e análise de culturas agrícolas, e locomoção guiada/autônoma de robôs móveis. Neste contexto, no presente trabalho foi proposta a aplicação de técnicas de visão computacional nas tarefas citadas, desenvolvidas em abordagens distintas, a serem aplicadas em uma plataforma de robô móvel agrícola, em desenvolvimento no NEPAS/EESC/USP. Para o problema de locomoção do robô (primeira abordagem), foi desenvolvida uma arquitetura de aquisição, processamento e análise de imagens com o objetivo de segmentar, classificar e reconhecer padrões de navegação das linhas de plantio, como referências de guiagem do robô móvel, entre plantações de laranja, milho e cana. Na segunda abordagem, tais técnicas de processamento de imagens são aplicadas também na inspeção e localização das culturas laranja (primário) e milho (secundário), para análise de suas características naturais, localização e quantificação. Para as duas abordagens, a estratégia adotada nas etapas de processamento de imagens abrange: filtragem no domínio espacial das imagens adquiridas; pré-processamento nos espaços de cores RGB e HSV; segmentação não supervisionada JSEG customizada à quantização de cores em regiões não homogêneas nestes espaços de cores; normalização e extração de características dos histogramas das imagens pré-processadas para os conjuntos de treinamento e teste através da análise das componentes principais; reconhecimento de padrões e classificação cognitiva e estatística. A metodologia desenvolvida contemplou bases de dados para cada abordagem entre 700 e 900 imagens de cenas naturais sob condições distintas de aquisição...

Estratégias inteligentes aplicadas em robôs móveis autônomos e em coordenação de grupos de robôs; Intelligent strategies applied to autonomous mobile robots and groups of robots

Pessin, Gustavo
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 05/04/2013 PT
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O contínuo aumento da complexidade no controle de sistemas robóticos, bem como a aplicação de grupos de robôs auxiliando ou substituindo seres humanos em atividades críticas tem gerado uma importante demanda por soluções mais robustas, flexíveis, e eficientes. O desenvolvimento convencional de algoritmos especializados, constituídos de sistemas baseados em regras e de autômatos usados para coordenar estes conjuntos físicos em um ambiente dinâmico é um desafio extremamente complexo. Diversos modelos de desenvolvimento existem, entretanto, muitos desafios da área da robótica móvel autônoma continuam em aberto. Esta tese se insere no contexto da busca por soluções inteligentes a serem aplicadas em robôs móveis autônomos com o objetivo de permitir a operação destes em ambientes dinâmicos. Buscamos, com a investigação e aplicação de estratégias inteligentes por meio de aprendizado de máquina no funcionamento dos robôs, a proposta de soluções originais que permitam uma nova visão sobre a operação de robôs móveis em três dos desafios da área da robótica móvel autônoma, que são: localização, navegação e operações com grupos de robôs. As pesquisas sobre localização e coordenação de grupos apresentam investigação e propostas originais...

Navegação autônoma de robôs móveis e detecção de intrusos em ambientes internos utilizando sensores 2D e 3D; Autonomous navigation of mobile robots and indoor intruders detection using 2D and 3D sensors

Correa, Diogo Santos Ortiz
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 13/06/2013 PT
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Os robôs móveis e de serviço vêm assumindo um papel cada vez mais amplo e importante junto à sociedade moderna. Um tipo importante de robô móvel autônomo são os robôs voltados para a vigilância e segurança em ambientes internos (indoor). Estes robôs móveis de vigilância permitem a execução de tarefas repetitivas de monitoramento de ambientes, as quais podem inclusive apresentar riscos à integridade física das pessoas, podendo assim ser executadas de modo autônomo e seguro pelo robô. Este trabalho teve por objetivo o desenvolvimento dos principais módulos que compõem a arquitetura de um sistema robótico de vigilância, que incluem notadamente: (i) a aplicação de sensores com percepção 3D (Kinect) e térmica (Câmera FLIR), de relativo baixo custo, junto a este sistema robótico; (ii) a detecção de intrusos (pessoas) através do uso conjunto dos sensores 3D e térmico; (iii) a navegação de robôs móveis autônomos com detecção e desvio de obstáculos, para a execução de tarefas de monitoramento e vigilância de ambientes internos; (iv) a identificação e reconhecimento de elementos do ambiente que permitem ao robô realizar uma navegação baseada em mapas topológicos. Foram utilizados métodos de visão computacional...

Navegação autônoma para robôs móveis usando aprendizado supervisionado.; Autonomous navigation for mobile robots using supervised learning

Souza, Jefferson Rodrigo de
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 21/03/2014 PT
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A navegação autônoma é um dos problemas fundamentais na área da robótica móvel. Algoritmos capazes de conduzir um robô até o seu destino de maneira segura e eficiente são um pré-requisito para que robôs móveis possam executar as mais diversas tarefas que são atribuídas a eles com sucesso. Dependendo da complexidade do ambiente e da tarefa que deve ser executada, a programação de algoritmos de navegação não é um problema de solução trivial. Esta tese trata do desenvolvimento de sistemas de navegação autônoma baseados em técnicas de aprendizado supervisionado. Mais especificamente, foram abordados dois problemas distintos: a navegação de robôs/- veículos em ambientes urbanos e a navegação de robôs em ambientes não estruturados. No primeiro caso, o robô/veículo deve evitar obstáculos e se manter na via navegável, a partir de exemplos fornecidos por um motorista humano. No segundo caso, o robô deve identificar e evitar áreas irregulares (maior vibração), reduzindo o consumo de energia. Nesse caso, o aprendizado foi realizado a partir de informações obtidas por sensores. Em ambos os casos, algoritmos de aprendizado supervisionado foram capazes de permitir que os robôs navegassem de maneira segura e eficiente durante os testes experimentais realizados; Autonomous navigation is a fundamental problem in the field of mobile robotics. Algorithms capable of driving a robot to its destination safely and efficiently are a prerequisite for mobile robots to successfully perform different tasks that may be assigned to them. Depending on the complexity of the environment and the task to be executed...

Comparação experimental de métodos de exploração de ambientes desconhecidos usando robôs móveis autônomos; Experimental comparison of methods for exploring unknown environments using autonomous mobile robots

Ribacki, Arthur Vicente
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso Formato: application/pdf
POR
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Este trabalho se situa no ramo da robótica móvel autônoma, mais especificamente na área de exploração de ambientes desconhecidos. Para solucionar o problema de exploração, o robô deve ser capaz de decidir quais direções ele deve seguir de modo a obter um modelo completo do ambiente utilizando o retorno de seus diferentes sensores. São apresentados dois métodos de exploração com abordagens bem distintas. O primeiro utiliza soluções de Problemas de Valor de Contorno (PVC) para guiar o robô até as fronteiras do ambiente conhecido e o segundo é baseado no método SRT (Sensor-based Random Tree), que utiliza a geração aleatória e incremental de uma estrutura de dados em forma de árvore. É realizada uma comparação por simulação e experimentos em um robô real, a fim de ressaltar as vantagens e desvantagens de cada algoritmo em uma aplicação real. As simulações são realizadas em ambientes densos e esparsos, utilizando-se diferentes valores para velocidade máxima. Com estes resultados, é feita uma análise quantitativa em termos de caminho percorrido e tempo de execução. Os experimentos utilizam o robô Pioneer P3-DX da Adept Mobile Robots, equipado com um sensor do tipo laser, e permitiram realizar uma análise qualitativa dos algoritmos.; This work is in the field of autonomous mobile robotics...

Conception of wheeled mobile robots with reconfigurable control using integrate prototyping

Rosario, J. M.; Pegoraro, R.; Ferasoli, H.; Dumur, D.
Fonte: Universidade Estadual Paulista Publicador: Universidade Estadual Paulista
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
ENG
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With the fast innovation of the hardware and software technologies using rapid prototyping devices, with application in the robotics and automation, more and more it becomes necessary the development of applications based on methodologies that facilitate future modifications, updates and enhancements in the original projected system. This paper presents a conception of mobile robots using rapid prototyping, distributing the several control actions in growing levels of complexity and using resources of reconfigurable computing proposal oriented to embed systems implementation. Software and the hardware are structuralized in independents blocks, with connection through common bus. The study and applications of new structures control that permits good performance in relation to the parameter variations. This kind of controller can be tested on different platform representing the wheeled mobile robots using reprogrammable logic components (FPGA). © 2006 IEEE.

Virtual simulator for mobile robots navigation systems

De Melo, Leonimer Flávio; Rosário, João Maurício; Filho, Humberto Ferasoli; Prado, José Guilherme Simão
Fonte: Universidade Estadual Paulista Publicador: Universidade Estadual Paulista
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência Formato: 281-286
ENG
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This paper presents the virtual environment implementation for project simulation and conception of supervision and control systems for mobile robots, that are capable to operate and adapting in different environments and conditions. This virtual system has as purpose to facilitate the development of embedded architecture systems, emphasizing the implementation of tools that allow the simulation of the kinematic conditions, dynamic and control, with real time monitoring of all important system points. For this, an open control architecture is proposal, integrating the two main techniques of robotic control implementation in the hardware level: systems microprocessors and reconfigurable hardware devices. The implemented simulator system is composed of a trajectory generating module, a kinematic and dynamic simulator module and of a analysis module of results and errors. All the kinematic and dynamic results shown during the simulation can be evaluated and visualized in graphs and tables formats, in the results analysis module, allowing an improvement in the system, minimizing the errors with the necessary adjustments optimization. For controller implementation in the embedded system, it uses the rapid prototyping, that is the technology that allows...

Desenvolvimento de uma plataforma universal para aplicações em robôs móveis; Development of a universal platform for mobile robots applications

Osvaldo Hugo Bertone
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 09/10/2012 PT
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Este trabalho visa o desenvolvimento de uma plataforma básica com o propósito de ser-vir de estrutura para aplicações em robôs móveis. Esta plataforma consta de módulos de comunicação para o meio exterior (Bluetooth, WiFi e ZigBee) e com um barramento de comunicação interior que permite a inclusão de módulos que controlam sensores e atuadores (sensores como de distância, câmeras de vídeo, GPS, Bussola digital, acelerômetros, umidade, temperatura, pressão, etc., e atuadores como motores, servos, válvulas, etc.). A plataforma básica consta de protocolos de comunicação e um set de comandos tanto nas comunicações via rádio como no barramento interno o que permite o desenvolvimento de novas aplicações. O software interno, também é um software de código aberto que permite aos pesquisadores, hobbistas, profissionais, alunos e professores modificar e desenvolver qualquer tipo de aplicação tanto para que a plataforma seja montada em estruturas diferentes como também o desenvolvimento de software desktop para comando do robô via internet, celular ou qualquer tipo de tele-comunicação futura. Com este trabalho se pretende preencher um vazio que fará viável sua aplicação nas áreas de educação básica, esta não apenas nas disciplinas tradicionais...

SDRE based leader-follower formation control of multiple mobile robots

Chinelato,C.I.G.; Martins-Filho,L.S.
Fonte: Sociedade Brasileira de Matemática Aplicada e Computacional Publicador: Sociedade Brasileira de Matemática Aplicada e Computacional
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/08/2014 EN
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Formation control of multiple mobile robots is a relatively new research area of robotics and increase the control performance and advantages of multiple mobile robots systems. In this work we present a study concerning the modeling and formation control of a robotic system composed by two mobile robots, the leader robot and the follower robot. The system is a nonlinear dynamical system and cannot be controlled by traditional linear control techniques. The control strategy proposed is the SDRE (State-Dependent Riccati Equation) method. Simulations results with the software Matlab show the efficiency of the control method.

Adaptive navigation and motion planning for autonomous mobile robots; Adaptive navigation and motion planning for autonomous mobile robots; Adaptive Navigation und Bahnregelung für autonome mobile Roboter

Aboshosha, Ashraf
Fonte: Universidade de Tubinga Publicador: Universidade de Tubinga
Tipo: Dissertação
EN
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Exploring autonomy in robotics is a meaningful task. The intuitive definition of autonomy is the capability of a robot to make a decision based on its own knowledge, acquired by its distributed sensors, without any human interference. Throughout this framework we discuss some algorithms and techniques underlying the subjects of adaptive navigation and motion planning for autonomous mobile robots. Mobile Robots will play an important role in many future applications, such as personal and service robots, handicapped aid, entertainment, space exploration, medical applications, nuclear industry, surveillance or autonomous transportation. It is the mobility that distinguishes a mobile platform from robot manipulators and gives the possibility to actively and adaptively interact with the environment and humans. In real world environments actual mobile robot platforms will need increased adaptability and autonomy with better techniques for navigation safety, map building, obstacle avoidance and path planning. This study will first focus on sensor integration and adapted interaction that is considered one of the major basic concepts for mobile platforms. The contributions of this study arise from a formulation of new methods and techniques for sensor integration...

Coordinated Path Following Control and Formation Control of Mobile Robots; Koordinierte Pfadverfolgungsregelung und Formationskontrolle mobiler Roboter

Kanjanawanishkul, Kiattisin
Fonte: Universidade de Tubinga Publicador: Universidade de Tubinga
Tipo: Dissertação
EN
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Rapid advances in sensing, computing and communication technologies have led to considerably increased research activities in multi-robot systems over the last decade. Topics include multi-robot motion planning, cooperative manipulation, aerial applications involving cooperative exploration of the unknown environment, automated highway systems, software architectures for multi-robot systems, and formation control. Multi-robot systems have been proven to offer additional advantages in terms of flexibility in operating a group of robots and failure tolerance due to redundancy in available mobile robots. However, the benefits of using multi-robot teams do not come without cost. Coordinating teams of autonomous robots is much more challenging than maneuvering a single robot. This dissertation addresses formation control problems, which are among the most active research topics in multi-robot systems. Over the last two decades, there have been a large number of publications on this field, and it is still growing. Recently, this research has been extended to some related research areas, e.g., consensus problems and distributed control systems, imposing new challenges on formation control problems. In general, formation control subproblems addressed in the literature can be classified as formation shape generation...

RoboCops: a study of coordination algorithms for autonomous mobile robots in patrolling missions

Portugal, David Bina Siassipour
Fonte: Universidade de Coimbra Publicador: Universidade de Coimbra
Tipo: Dissertação de Mestrado
ENG
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66.68%
Nowadays, the evolution in the robotics eld allows to free human beings in a set of tasks, mainly the most monotonous and repetitive or, eventually, with dangerous concerns. One of these tasks is the patrolling task in infrastructures. The development and conception of patrolling methods using mobile robots is a scienti c area which has a growing interest. This work focuses on patrolling algorithms for teams of mobile robots endowed with the environment map and the ability for self-location and navigation. The main objective is to develop and validate an original algorithm, scalable to large dimension environments, patrolled by a large number of agents with e cient cooperation, resulting in a high-performance execution of the mission and robustness in the case a fault occurs in a subset of the initially available agents. The presented algorithm is based on multilevel partitioning of the environment map, assigning di erent regions to each mobile agent. Each region corresponds to a subgraph extracted from the existing topological representation. The algorithm deals with the local patrolling task assigned for each robot, being named Multilevel Subgraph Patrolling (MSP) Algorithm. In order to support the algorithm's development and evaluate its performance...

Controle de movimentos coordenados de robôs móveis quando os robôs assumem a liderança de maneira aleatória; Control of coordinated movements of mobile robots when the robots take the lead in a random

Francisco, Tatiane Batista Rocha
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 20/03/2009 PT
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Neste mestrado propõe-se um estudo sobre o controle automático de sistemas dinâmicos para o problema de coordenação de robôs móveis. Os movimentos coordenados serão realizados em função de um líder e qualquer robô da formação pode assumir a liderança de maneira aleatória. Os robôs trocam informação através de um grafo direcionado (dígrafo) de comunicação, definido a-priori e, movimentos estáveis são gerados através de uma lei de controle descentralizada baseada nas coordenadas dos robôs. Além disso, as equações dinâmicas não lineares dos robôs são descritas na forma de espaço de estado sendo os parâmetros das matrizes dependentes da velocidade angular das rodas. Esta representação, conhecida como Quase Linear a Parâmetros Variantes (Quase-LPV), é utilizada no projeto de controle H \'INFINITO\' não linear para sistemas dinâmicos. Para garantir a estabilidade da formação quando há alternância de líder ou remoção de robôs, foi feito o controle robusto e controle tolerante a falhas para um grupo de robôs móveis com rodas (RMRs). O controle robusto é baseado em controle H \'INFINITO\' não linear via realimentação do estado e controle H \'INFINITO\' não linear via realimentação da saída. O controle tolerante a falhas é baseado em controle H \'INFINITO\' por realimentação da saída de sistemas lineares sujeitos a saltos Markovianos para garantir a estabilidade da formação quando um dos robôs é perdido durante o movimento coordenado. Resultados em simulação são apresentados para os controladores utilizados.; This dissertation proposes a study on the automatic control of dynamic systems to the problem of coordination of mobile robots. The coordinated motions are performed with the robots following a leader...

Navegação de robôs móveis assistivos por controle compartilhado baseado em campos vetoriais; Navigation of assistive mobile robots by shared control based on vector fields

Leonardo Rocha Olivi
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 18/11/2014 PT
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A mobilidade é uma competência humana extremamente valiosa, e pode ser perdida por diversas razões, tais como traumas na coluna vertebral, acidentes vasculares cerebrais, dentre outras. Algumas tecnologias desenvolvidas para as áreas médicas, como eletroencefalografia e eletromiografia, podem ser empregadas no desenvolvimento de Interfaces Humano-Máquina (Human-Machine Interface, ou, HMI) com o objetivo de permitir que pessoas com capacidades motoras severamente comprometidas possam comunicar e operar os mais diversos equipamentos. Assim, esses usuários podem conduzir robôs móveis por meio de uma HMI adaptada para suas capacidades motoras e cognitivas. Entretanto, essas interfaces apresentam erros na identificação da ação pretendida pelo usuário, os quais comprometem sobremaneira a experiência desse usuário na interação com o mundo exterior. Para o caso dos robôs móveis assistivos, o conceito de controle compartilhado (shared control) foi concebido para compensar as taxas de erros das HMIs, e a responsabilidade pela navegação do robô é dividida entre o usuário e um sistema supervisor automático. As abordagens mais populares na literatura comutam poucos modos de comportamentos específicos para situações individualizadas...