ROBÓTICA MÓVEL - Aplicações e Cinemática

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PONTIFÍCIA UNIERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS

Engenharia Mecânica (com ênfase em Mecatrônica)

ROBÓTICA MÓVEL:

Modelos cinemáticos e aplicações

Belo Horizonte

2017

SUMÁRIO

Conteúdo

1 INTRODUÇÃO        3

1.1        Objetivo geral        3

1.2        Objetivo específico        3

2 ROBÓTICA MÓVEL        4

2.1 Morfologia de um robô móvel        4

2.2 Sensores em robôs móveis        5

2.3 Atuadores em robôs móveis        6

2.4 Problemas fundamentais        6

2.5 Aplicações de robôs móveis        7

2.6 Modelagem cinemática        9

3 CONCLUSÃO        12

REFERÊNCIAS        13

1 INTRODUÇÃO

A robótica tem o objetivo de aumentar a produtividade, alta flexibilidade, excelente qualidade e melhoria na segurança. Além disso, a invasão da automatização nos serviços permite melhorar a qualidade dos cidadãos.

Os robôs móveis surgiram na década de 90, quando surgiu a necessidade de um veículo com maior grau de inteligência e percepção para se desenvolver em qualquer ambiente. E atualmente, os robôs móveis se encontram em grande desenvolvimento a ponto de sair do âmbito industrial e migrar para as residências para a realização de tarefas domésticas.

Nesse trabalho é destacada a definição de robôs móveis, assim como, as suas principais aplicações e a sua modelagem cinemática.

1. Objetivo geral

Definir de forma geral o que é um robô móvel, suas aplicações e princípios de funcionamento.

1. Objetivo específico

Os objetivos específicos do trabalho é adquirir base teórica para o desenvolvimento do trabalho prático da disciplina de Robótica;

2 ROBÓTICA MÓVEL

Um robô, conforme o Dicionário Aurélio é “aparelho capaz de agir de maneira automática numa dada função”.

Os robôs móveis fazem parte de umas das três classes de robôs. Eles são definidos por plataformas mecânicas contendo um sistema de locomoção, dotado de certa autonomia, sendo capaz de se movimentarem num determinado ambiente desejado. A autonomia mencionada acima está mais coerente com a capacidade de perceber, modelar, planejar e atuar com a finalidade de conseguir um objetivo, sem ou quase nenhuma intervenção humana (Secchi, 2008).

Ainda com a conceituação de robôs móveis, de acordo com Romero e outros (2014) são robôs que se movem em diferentes formas, que tem uma variedade de níveis de inteligência e autonomia, operando sem ou com intervenção humana.

2.1 Morfologia de um robô móvel

        Geralmente, os robôs móveis têm suas características definidas por sua tarefa de atuação. Ela determina a sua estrutura e por fim as suas características sensoriais (Secchi, 2008).

        O ambiente onde trabalha um robô móvel pode ser interno ou externo. E esses ambientes podem ser estruturados ou não, ou seja, o ambiente tem objetos estáticos ou objetos dinâmicos (Secchi, 2008).

Quanto a sua locomoção, os robôs móveis são classificados como:

• Com patas;
• Com rodas;
• Com esteiras;
• Aquáticos;
• Aéreos.

Outro aspecto importante a se considerar de um robô móvel é o tipo de tração e direção utilizada. Ele depende da disposição das rodas adotadas e do algoritmo de controle local dos motores e com a mecânica a ele associado (Secchi, 2008). Há três sistemas básicos, que são:

• Tração e direção em eixos independentes;
• Tração e direção num mesmo eixo;
• Tração e direção em todos os eixos.

Alguns robôs móveis podem ter configurações particulares, que permitem reduzir os erros relacionados ao deslizamento das rodas.

2.2 Sensores em robôs móveis

Um robô necessita extrair informações do meio e sobre si mesmo, e ele faz isso por meio de dispositivos denominados sensores. Esses possibilitam que o robô estime seu deslocamento e a posição relativa dos objetos presentes no ambiente. E cada sensor prove informações de acordo com as suas próprias características, como faixa de atuação, sensibilidade, precisão e exatidão (Romero e outros, 2014).

De certo modo, a determinação da pose de um robô móvel é de fato encontrar as suas componentes de translação (x,y,z) e de rotação (,,) do sistema de coordenadas móvel, que é do próprio robô, com relação a um sistema absoluto. E isso pode ser feito por codificadores nos eixos de movimento do robô móvel, permitindo assim estimar a sua localização através de um modelo de locomoção. Porém essa estimação não é precisa, pois qualquer que seja o sistema de posicionamento, sempre haverá incertezas (Secchi, 2008). [pic 2][pic 3][pic 4]

Os sensores utilizados são:

• Odômetro ótico: são sensores proprioceptivos que controlam a posição e a velocidade das rodas do robô;
• Sonar: para informar a distância de objetos;
• Sensor a Laser: permite detectar objetos remotamente, além de informar as suas distâncias;
• Câmeras: fornecem uma grande quantidade de informações sobre a área de atuação do robô.

2.3 Atuadores em robôs móveis

Após o recebimento da informação pelos sensores, o robô processa esse sinal e transforma ele em um sinal para um periférico, ou seja, recebe uma informação do meio externo e converte para uma ação a ser feita (responsável por atuar no mundo físico). Essa ação pode ser; um sinal de tensão e corrente para o motor girar, a abertura de uma válvula hidráulicas, dentre outros.  

Figura 1 – Mundo de um Robô

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                       Ações a fazer

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                   Informações do Meio