Uma Arquitetura de Controle para um Robo Quadrupede com Comportamento Reflexivo de Estabilidade

Nome: Luis Eduardo Martins de Lima
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 07/12/2007
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
Paulo Farias Santos Amaral Orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
Hans Jorg Andreas Schneebeli Examinador Interno
Lucas Antonio Moscato Examinador Externo
Mario Sarcinelli Filho Examinador Interno
Paulo Farias Santos Amaral Orientador
Teodiano Freire Bastos Filho Examinador Interno

Resumo: Esta tese apresenta uma arquitetura de controle para um robô quadrúpede com 16 graus de liberdade (4 por perna), o Guará*. A proposta de desenvolvimento desta arquitetura visa estabelecer uma plataforma de estudo de problemas inerentes a robôs móveis quadrúpedes, tais como a geração de andaduras, o controle de movimentos complexos, a transposição de obstáculos e a implementação de reflexos de estabilidade. O desafio aqui enfrentado é dotar o robô de autonomia suficiente para processar, a bordo do mesmo, o controle da locomoção e estratégias de transposição de obstáculos, através do uso de uma arquitetura que permita uma interação eficaz do robô com o ambiente em que ele navega, com custo computacional reduzido. A arquitetura de controle proposta inclui o uso de comportamento reflexivo de estabilidade. A estrutura hierárquica desta arquitetura concentra o processamento da modelagem cinemática do robô e a tomada de decisão para definição dos movimentos a serem realizados (em uma locomoção livre ou com a presença de obstáculos) no nível mais alto de controle que é o supervisor, sendo utilizada uma rede de comunicação CAN (Controller Area Network) para a distribuição das informações a serem processadas nos níveis inferiores de controle (níveis coordenador e atuador). Para permitir a interação reativa do robô com o ambiente de navegação, objetivando a estabilidade de equilíbrio, o controle do Guará faz uso de um acelerômetro de dois eixos que fornece informações para controladores nebulosos processados do nível coordenador de controle. Esta configuração define reações contra inclinações indesejáveis da plataforma do Guará (mergulho e rolagem) geradas no decorrer da locomoção. O uso do controle hierárquico contribui para a robustez da arquitetura de controle, estabelecendo no nível mais alto de controle (nível supervisor) a flexibilidade para assumir tarefas distintas e complexas (modelagem cinemática e dinâmica, mapeamento do ambiente, dentre outras), enquanto nos níveis inferiores da hierarquia de controle concentram-se as tarefas que exigem respostas imediatas a estímulos externos ou estabilização de equilíbrio do robô.

∗ O nome Guará é inspirado na espécie quadrúpede canídea denominada popularmente Lobo Guará.

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