Modelagem e Controle de Robôs Móveis

Avisos 1 Q 2023

Aula 15/03- no lab 404-1

aula 01/03 será no lab 404-1

aula 15/02- CANCELADA por motivo de saúde.

08/02- Aula no laboratório 404-1 , torre 1 , 4 andar , bloco A

Cronograma 1Q 2023

06/02 SEG	Apresentação da Disciplina	material, site, comunicação Conceitos Introdutórios de Robótica Industrial
08/02 QUA	Conceitos introdutórios	Desafios na robótica móvel, tipos, classificações Apresentação do equipamento
13/02 SEG
15/02 QUA
20/02 SEG	CARNAVAL
22/02 QUA	CARNAVAL
27/02 SEG
01/03 QUA
06/03 SEG
08/03 QUA
13/03 SEG	Exercícios para prova	Dúvidas para prova
16/03 QUA	P1
20/03 SEG
22/03 QUA
27/03 SEG
29/03 QUA
03/04 SEG
05/04 QUA
10/04 SEG
12/04 QUA
17/04 SEG
29/04 QUA
24/04 SEG
26/04 QUA		Entregas

Avisos 1 q 2022

Avaliação:

Faça um essay sobre RMA , em formato de artigo científico (10 pg ) um relatório (15pg) , abordando com profundidade as questões do roteiro abaixo:

Roteiro RMA :

– descreva os principais sistemas que um RM autônomo precisa ter para navegar relacionando com os

desafios atuais na em pesquisa em RMA

– fale sobre diferentes sistemas de locomoção para diferentes aplicações. Pegue um exemplo e explore a descrição.

– cinemática e dinâmica: escolha um modelo e descreva a cinemática e dinâmica, no caso de um modelo complexo pode ser apenas cinemática .

– controle: fale sobre controlabilidade no sentido linear e não -linear. Do exemplo do sistema modelado no item acima fale sobre as entradas de controle.

– sobre localização: como e para que é importante se localizar no espaço quais os sensores podem ser utilizados

– fale sobre importância de estimador de estado, quais técnicas existem e como isso influencia a navegação

MATERIAL

Slides de Estimação Estado e Filtro Kalman:

https://drive.google.com/file/d/1pFnCkD02covX6zqrsooYZT9-VjtFqP04/view?usp=sharing

Slides Encoder e Odometria:

https://drive.google.com/file/d/1EoxMiMQJy7XIeCibh7qYR6LFI3EfwbiY/view?usp=sharing

Slides Controle SDRE:

https://drive.google.com/file/d/1f9_d6Qy90bw-GNbf64rGJJoqGRxYEUNY/view?usp=sharing

Slides Cinemática e Dinâmica atualizados abril:

https://drive.google.com/file/d/1cfQ817S9Zy2lqCUcS2RrD30vcKKW6SFU/view?usp=sharing

Exercício cinemática chassis de 3 rodas suecas 90 :

https://drive.google.com/file/d/1BEUl2XN8Mdnq3l3ebFBBZse6xGPM8CRa/view?usp=sharing

Aula síncrona 16/03 no link https://conferenciaweb.rnp.br/webconf/elvira

Aula síncrona dia 23/02 cancelada

Primeira aula síncrona 16/02 – 14: 00 no link https://conferenciaweb.rnp.br/webconf/elvira

Material slides atualizado março 2022:

https://drive.google.com/file/d/1lW4DgVdBmrDPBpJIKoYXtZiSW-NRqiHf/view?usp=sharing

Artigos para leitura:

https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9007654

https://arxiv.org/abs/2006.14195

https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9363869

CRONOGRAMA 1 q 2022

1. Fase revisão de literatura fev, março

2. Fase teoria – março, abril

3. Fase implementação – abril , maio

MATERIAL POSMEC

Introdução a RMA

Slides do assunto- https://docs.google.com/presentation/d/1U1JEaHV3LkR23yhjW6-SQM9vimpVa7MP/edit?usp=share_link&ouid=106973333308927736211&rtpof=true&sd=true

Videos adicionais- https://youtu.be/uhND7Mvp3f4 Atlas e Handler

https://youtu.be/cNZPRsrwumQ Big Dog

Slides de Estimação Estado e Filtro Kalman:

https://drive.google.com/file/d/1pFnCkD02covX6zqrsooYZT9-VjtFqP04/view?usp=sharing

Slides Encoder e Odometria:

https://drive.google.com/file/d/1EoxMiMQJy7XIeCibh7qYR6LFI3EfwbiY/view?usp=sharing

Slides Controle SDRE:

https://drive.google.com/file/d/1f9_d6Qy90bw-GNbf64rGJJoqGRxYEUNY/view?usp=sharing

Slides Cinemática e Dinâmica atualizados 2022:

https://drive.google.com/file/d/1cfQ817S9Zy2lqCUcS2RrD30vcKKW6SFU/view?usp=sharing

Exercício cinemática chassis de 3 rodas suecas 90 :

https://drive.google.com/file/d/1BEUl2XN8Mdnq3l3ebFBBZse6xGPM8CRa/view?usp=sharing

VÍDEOS DO CANAL

Locomoção

Cinemática

Dinâmica

Controlabilidade Não-Linear

Controle SDRE aplicado

Localização

Programa da disciplina da POSMEC MEC 415

CONTEÚDO

– Definição, tipos, classificação e aplicações de robôs móveis autônomos.

– Modelagem cinemática de posição

– Modelagem cinemática diferencial

– Modelagem dinâmica de diversos arranjos físicos de robôs

– Restrições não –holonômicas.

– Controlabilidade linear e não- linear de robôs móveis

– Colchete de Lie e distribuição de acessibilidade

– Controle de movimento de robôs móveis: o problema de rastreamento de trajetória e regulação à postura.

– Localização e estimadores de estado: sensores, localização odométrica, navegação inercial no espaço

– Filtro de Kalman e fusão sensorial para navegação.

BIBLIOGRAFIA BÁSICA

1. Roland Siegwart and Illah Nourbakhsh, Introduction to autonomous mobile robots, The MIT Press Cambridge, Massachusetts, London, England, 2004

2. Siciliano, B., Sciavicco, L., Villani, L., Oriolo, G, Robotics: Modelling, Planning and Control London, GBR: Springer Verlag, 2010.

3. Grewal, Mohinder S. et al., Global positioning systems, inertial navigation, and integration, 2nded, Hoboken, USA: Wiley-Interscience, 2007.

4. Thrun, S., Burgard, W., Fox, D. Probabilistic robotics. Cambridge, USA: MIT Press, 2006.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

1. Jones, Joseph L., Seiger, Bruce A., Flynn, Anita M., Mobile Robots: Inspiration to Implementation, 2nded, Natick, USA: A K Peters, c1999. 2. Katsuhiko, Ogata, Engenharia de controle moderno, 5 ed, São Paulo, SP: Pearson Education do Brasil, 2011.

Artigos científicos

Pré -requisitos recomendados

– Modelagem de sistemas lineares ( Instrumentação e controle ou Modelagem e controle )

– Disciplinas de controle , preferencialmente nas quais se tenha aprendido a modelar e controlar o sistema na forma de variáveis de estado.

– Álgebra linear

– Programação

Avaliação

1. atividade teórica

2. projeto prático

Requisitos do Projeto Final :

Estudar o modelo dinâmico do artigo selecionado, identificando todas as variáveis envolvidas, velocidades, forças, acelerações. Relatar como os autores modelaram o sistema e refazer esses passos.
Identificar os parâmetros de controle do sistema
Testar controlabilidade no sentido não-linear , caso não seja possível estudar através do colchete de Lie , considerar reduções no modelo
Simular a dinâmica do sistema em algum software , p. e. Matlab, dando como parametros de controle ( entrada) algum sinal de referência. Este sinal deve fazer sentido para a trajetória possível do sistema, como linear, circular, senoidal (caso do glider), espiral.
Fazer em forma de artigo científico com estrutura de Introdução e revisão bibliográfica, modelo, simulações e discussão de resultados.

Prova teórica 50% – individual sem consulta , englobando o conteúdo de toda a disciplina, valendo 50 % da nota final

Projeto 50%– projeto individual no qual será dada uma temática de robótica móvel, alguns artigos e deverá ser realizado o estudo, simulação e apresentação do modelo matemático do robô móvel , e /ou método de estimação de estado ou controle.