ROBÓTICA MÓVEL - Aplicações e Cinemática

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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

Fonte: Elaborado pelo autor

2.4 Problemas fundamentais

Uma problemática envolvida no desenvolvimento de robôs móveis é a interação entre o robô e o ambiente, e diante disso tomar as devidas decisões para a realização de tarefas esperadas. Esses ambientes podem ser dinâmicos ou desconhecidos. Além dessa imprevisibilidade do ambiente de trabalho do robô móvel, uma grande dificuldade se encontra na limitação e incertezas de seus componentes, como por exemplo, os dados adquiridos por sensores desse sistema (Romero e outros, 2014). Pois os robôs móveis precisam desses mesmos sensores para a coleta de dados do ambiente e, então, construir mapas para se locomoverem sem grandes dificuldades.

Uma estratégia para se desvencilhar, pelo menos um pouco, desse problema, com o objetivo de acomodar as incertezas, é uso de um algoritmo de estimação estatística para o controle desses robôs móveis. Outras estratégias também são usadas como o conhecimento prévio do ambiente de trabalho e o uso de odômetros incrementais (Romero e outros, 2014).

2.5 Aplicações dos robôs móveis

Os robôs móveis têm sua aplicabilidade nas atividades domésticas, serviços agro-industriais, industrial e em aplicações de vigilância e militares.

Nos últimos anos os robôs móveis foram para o meio residencial para facilitar o trabalho doméstico. Dois tipos muito comum são os robôs responsável pela aspiração automática dos resíduos do piso da casa e os robôs responsável por fazer a limpeza da piscina, como mostrado nas figuras abaixo.

Figura 2 - Aspiradora doméstica autônoma, Roomba 621

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Fonte: Página empresa iRobot

Figura 3 - Dolphin Da Sibrape, limpa piscinas/tanques de água.

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Fonte: Página empresa Sibrape

Na agricultura é utilizado robótica móvel para realização de algumas ações, como por exemplo o SW 6010 da Agrobot, capaz de fazer colheita de algumas frutas de forma independente.

Figura 3 - Robô agrícola para colheita

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Fonte: Página empresa Agrobot

No setor petrolífero utiliza os robôs móveis para a realização de inspeções detalhadas de tubulações e galerias subterrâneas através da filmagem interna das mesmas.

Figura 4 – Robô da serie Envirosight Rovver

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Fonte: Página empresa SONDEQ

O setor que mais promovem o desenvolvimento dos robôs móveis é o militar, com diversos tipos de robores para diversas aplicações. Como por exemplo, robôs equipados com armas, responsável por carregar equipamentos de guerra para soldados e robôs usado para desativar bombas em guerras.

Figura 5 – Robô Warrior 710 da iRobot. Figura 6 – Robô PackBot, da iRobot

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Fonte: 710 Warrion Robot Fonte: Imagem Internet

Figura 5 – Robô usado no desarmamento de bombas | Robô Marcbot em ação | Robô Marcbot em combate

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Fonte: Imagem internet

2.6 Modelagem cinemática

Partindo das hipóteses, de acordo com Secchi (2008), que o robô móvel tenha uma estrutura rígida, com rodas não deformáveis e que elas se movem num plano horizontal, ele é governado pelas três restrições cinemáticas:

- O robô móvel se move na direção em que se encontram as rodas de tração, e o seu deslocamento é causado pelo giro dessas rodas. Então a equação de velocidade para o eixo das abscissas e ordenadas é dada por:

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Sendo que

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Manipulando essas equações, tem-se:

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(1)

(2)

- Como as rodas não deslizam em relação ao solo, o robô não perde aderência, portanto, tudo que a roda rotacional é refletido diretamente