Controle não-linear do veículo omni-direcional via servovisão e sensor inercial

Abstract

Veículos auto guiados são robôs capazes de se deslocar de maneira inteligente afim de cumprir diversas tarefas. Atualmente, pesquisas voltadas não somente para a operação em indústrias, mas também para veículos que possam atuar em ambientes inóspitos, complexos ou mesmo com mais agilidade e força que um ser humano estão sendo desenvolvidas em toda a parte do mundo. Esses veículos necessitam não só de uma maneira inteligente de se locomover, mas precisam também de sensores capazes de perceber mudanças no ambiente e realizar sua localização com sucesso. Este trabalho desenvolve um veículo Omni-Direcional - veículo capaz de se movimentar em um plano XY mantendo sua orientação inicial e também capaz de rotacionar em seu próprio eixo - tratando desde seu modelamento matemático, até o controle de sua trajetória, passando pelo sensoriamento utilizando um sensor de visão e um sensor inercial com um Filtro de Kalman Extendido para realizar a fusão destas informações. Será aplicado um controlador não-linear de tempo ótimo denominado PTOS em cada um de seus graus de liberdade. Para isso, um protótipo foi utilizado para ensaios reais e comparação com simulações feitas em um ambiente virtual.

Auto guided vehicles are robots capable of moving in an intelligent way in order to accomplish different tasks. Nowadays, researches not only aiming industry operation, but also vehicles that may act in hostile environments, either complex or even with more skills and strenght than a human being are being developed everywhere in the world. These vehicles need not only a smart way of displacement, but also need sensors capable of sensing changes in the environment and locate the device with success. This work develops an Omni-Directional vehicle - a vehicle capable of displacement in an XY plane without changing its original orientation and also capable of rotating about its own axis - going from the development of its mathematical model to the control strategy of the trajectory, going through sensoring via Visual Servoing and inertial sensors fused with a Kalman Filter. Also, a prototype was used in experiments for comparison with simulations performed in a virtual environment.