Controlo e navegação em robótica móvel com base em Arduino e ZigBee

• Autor(a) principal: Castanheiro, Gonçalo José Correia
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/12827
• topic: Engenharia electrónica; Robótica; Robots móveis - Programação; Sistemas de navegação inercial; Sensores; Microcontroladores; Sistemas de comunicação

Esta dissertação aborda o tema da navegação cooperativa em robótica móvel. Dentro deste vasto assunto, dá-se especial ênfase à comunicação entre os vários veículos robóticos e entre estes e o nó de processamento central (PC) onde é executado o algoritmo de navegação cooperativa. São apresentadas soluções alternativas em termos de protocolo de comunicações, tendo em vista os objectivos do presente trabalho. O projecto envolveu o desenvolvimento de um veículo robótico autónomo munido de sensores de distância (infravermelhos e ultra-sons), bússola digital, sensores de odometria (encoders) e actuadores (motores DC e servomotor), todos eles ligados a um microcontrolador Arduino. É adoptado o protocolo ZigBee para a comunicação entre todos os nós do sistema cooperativo, incluindo o nó de processamento central. A construção e teste do veículo é descrita e documentada em detalhe (incluindo registos fotográficos). Exploram-se os tópicos da percepção, localização e actuação em robots móveis, e propõem-se soluções para controlo de motores e seguimento de trajectórias. O trabalho envolve o estudo de diversos sensores e motores, bem como arquitecturas para a programação de robots, nomeadamente a arquitectura baseada em comportamentos hierarquizados em níveis de prioridade. Neste contexto, são apresentados e descritos detalhadamente os comportamentos implementados. Foram realizados testes parcelares, nomeadamente de caracterização e calibração dos sensores, configuração e desempenho das comunicações e afinação do controlo das rodas motrizes, seguidos de teste de funcionamento global. Para este efeito, definiu-se uma tarefa de aquisição de dados sensoriais ao longo de um percurso com etapas previamente definidas. Esses dados são transmitidos ao PC e utilizados por um algoritmo de localização 2D baseado num filtro de partículas. Os resultados deste teste são analisados em detalhe. São discutidos possíveis caminhos de evolução em trabalho futuro.