Controlo de navegação de um robô móvel diferencial através de algoritmos evolutivos

• Main Author: Barbosa, Ricardo José Sousa
• Publication Date: 2021
• Format: Master thesis
• Language: por
• Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
• Download full: http://hdl.handle.net/10400.22/18709
• topic: Robô móvel diferencial; Algoritmos evolutivos; Controlo PID; Controlo da trajetória; Differential wheeled mobile robot; Evolutionary algorithms; PID control; Tracking trajectory

O planeamento de trajetórias e o controlo de navegação são atividades fundamentais na robótica móvel e possibilitam ao robô deslocar-se de forma autónoma. Dessa forma, este projeto apresenta um sistema de controlo da navegação de um robô móvel de tração diferencial, tendo como objetivo reduzir o erro de posição do robô quando este se move ao longo da trajetória, considerando os limites dinâmicos do mesmo. O modelo de robô móvel proposto foi implementado em um modelo computacional segundo as relações cinemáticas e dinâmicas do robô KHEPERA IV. A tarefa de movimento do mesmo é uma tarefa de movimento ponto a ponto em um ambiente interno, sendo que o planeamento da trajetória foi realizado usando três algoritmos de controlo evolutivo, especificamente o AG, o PSO e o CS. A ferramenta de programação utilizada para o desenvolvimento da solução foi o software MATLAB/Simulink, uma vez que permite a criação de um ambiente de modelação interativo e a visualização dos resultados obtidos para as simulações em estudo e, ainda, uma toolbox de otimização. Uma estrutura de controlo baseada em PID é projetada no software para controlo da trajetória descrita a partir dos parâmetros do controlador otimizados pelos algoritmos evolutivos. Para avaliar o desempenho do sistema de controlo, foram simuladas três trajetórias diferentes e a capacidade de execução dessas trajetórias é analisada numericamente através de três índices de desempenho, sendo estes o IAE, ITAE e ISE. A aplicação de várias trajetórias no sistema demonstrou que o projeto de controlo foi capaz de seguir a trajetória de referência com um erro aceitável e, por essa razão, o robô móvel tem capacidade para reproduzir qualquer percurso desejado com uma boa aproximação.