Simulação de um Sistema Robótico de Co-transporte

• Autor(a) principal: Teixeira, Frederico Marques
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/16803
• topic: Co-transporte; Sistemas multi-robô; Cooperação; Transporte coletivo de cargas; Robótica móvel; Simulação; CoppeliaSim; Multi-Robot Systems; Cooperation; Collective load transport; Mobile robotics; Simulation; CoppeliaSim

Os robôs móveis são usados para automatizar as operações de transporte na indústria desde meados do séc. XX. São cada vez mais as empresas que possuem estes sistemas, sendo que algumas já são constituídas por frotas numerosas que trabalham incansavelmente nas suas fábricas e armazéns. Com a evolução do mercado, espera-se que muitas mais possam adquirir e usufruir destas tecnologias. Conforme o número de robôs disponíveis nas empresas aumenta, ´e importante que se estudem estratégias que permitam que estes cooperem entre si. Isto fará com que vários problemas sejam resolvidos mais facilmente, tal como ´e o caso do transporte de cargas de elevada dimensão - tarefa que ainda é um obstáculo `a produtividade de algumas empresas. No presente trabalho são estudadas três estratégias que permitem a dois robôs omnidirecionais, um leader e um follower, coordenarem o seu movimento e cooperarem no transporte de uma carga (co-transporte) que não poderia ser transportada por apenas um robô. As estratégias exploradas diferem consoante a abordagem seguida na construção mecânica de um suporte, cuja função ´e permitir aos robôs agarrar e transportar a carga no topo do seu chassis, e na arquitetura de controlo do robô follower. No que diz respeito ao suporte, este possuirá um sensor de força de modo a possibilitar a minimização das forças de contacto entre o robô follower e a carga. Será a partir deste conceito, implementado através de um controlador PI, que irá ser estabelecida a cooperação entre os robôs, de modo a eliminar ou reduzir o máximo possível a comunicação direta entre eles. Enquanto que o leader irá conduzir o sistema até ao destino, o follower deverá reagir `as forças impostas na carga e que resultam do seu movimento. O sistema e as potenciais estratégias de cooperação, idealizados numa primeira fase, são testados recorrendo a um simulador, mais concretamente o CoppeliaSim. Ao longo deste documento será descrito todo o processo da modelação dos robôs e dos suportes, da implementação dos algoritmos de controlo e da sua simulação no ambiente virtual. Os resultados obtidos através da simulação são alvo de uma análise que irá avaliar qual a estratégia que melhor complementa a mobilidade omnidirecional dos constituintes do sistema e que, ao mesmo tempo, garante que menos forças são exercidas sobre a carga durante o transporte. Por fim, será também apresentada uma comparação direta entre as estratégias no seguimento de uma mesma trajetória por parte do robô leader.