Construção de robô 4WD para navegação indoor utilizando ROS 2

Autores

  • Leonardo Gonçalves Baptista
  • Pablo France Salarolli
  • Caio Lopes Oliveira
  • Carlos Torturella Valadão
  • Daniel Fernando Tello Gamarra
  • Rogério Passos do Amaral Pereira
  • Gustavo Maia de Almeida
  • Marco Antonio de Souza Leite Cuadros

DOI:

https://doi.org/10.53660/254.prw414a

Palavras-chave:

Robôs móveis, LiDAR, Odometria, Encoders, ROS

Resumo

Nos últimos anos, houve um crescimento na robótica móvel nas mais distintas áreas, impulsionado pela versatilidade de tarefas que esses robôs podem realizar. Entretanto, para que sejam capazes de executá-las de forma precisa, é essencial que possam navegar de maneira confiável, o que não é uma tarefa simples devido à dificuldade em se obter a pose exata do robô (posição e orientação). Este artigo descreve o desenvolvimento de um robô com a instrumentação necessária para testes de navegação autônoma e, para isso, usa encoders em cada par lateral de rodas para controlar a velocidade e calcular a odometria do robô. Para solucionar os erros acumulativos associados aos algoritmos de odometria, o robô também foi equipado com um sensor laser LiDAR para o uso futuro de algoritmos de localização, como o Monte Carlo Localization, e um sensor inercial para fusão de dados. O controle de dados e comandos é feito através do ROS e de um joystick e os resultados mostraram que o robô pôde controlar a velocidade e a posição de em um ambiente interno. Além disso, testes com o LiDAR para futuros algoritmos de localização absoluta foram realizados a fim de preparar o robô para implementações que exigem navegação autônoma e precisa.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Referências

ALATISE, Mary B.; HANCKE, Gerhard P. A Review on Challenges of Autonomous Mobile Robot and Sensor Fusion Methods. IEEE Access, [S. l.], v. 8, p. 39830–39846, 2020. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2975643.

AMARAL, Rogério Passos Do; ALMEIDA, Gustavo Maia De; SALLES, José Leandro Félix; CUADROS, Marco Antonio De Souza Leite. Ambiente para Simulação e Aplicação Numa Planta Didática de um Controlador PID com Anti WIN-UP. In: COBENGE 2011, Anais [...]. [s.l: s.n.]

BARKER, Laughlin D. L.; JAKUBA, Michael V; BOWEN, Andrew D.; GERMAN, Christopher R.; MAKSYM, Ted; MAYER, Larry; BOETIUS, Antje; DUTRIEUX, Pierre; WHITCOMB, Louis L. Scientific challenges and present capabilities in underwater robotic vehicle design and navigation for oceanographic exploration under-ice. Remote Sensing, [S. l.], v. 12, n. 16, p. 2588, 2020.

BARSHAN, Billur; DURRANT-WHYTE, Hugh F. Inertial navigation systems for mobile robots. IEEE transactions on robotics and automation, [S. l.], v. 11, n. 3, p. 328–342, 1995.

BORENSTEIN, Johann; EVERETT, H. R.; FENG, Liqiang. Where am I? Sensors and methods for mobile robot positioning. University of Michigan, [S. l.], v. 119, n. 120, p. 27, 1996.

CHO, Bong-Su; MOON, Woo-sung; SEO, Woo-Jin; BAEK, Kwang-Ryul. A dead reckoning localization system for mobile robots using inertial sensors and wheel revolution encoding. Journal of mechanical science and technology, [S. l.], v. 25, p. 2907–2917, 2011.

CORKE, P. Robotics, vision and control: fundamental algorithms in MATLAB. Science & Business Media: Springer, 2011. v. 73

FIERRO, Rafael; LEWIS, Frank L. Control of a nonholomic mobile robot: Backstepping kinematics into dynamics. Journal of robotic systems, [S. l.], v. 14, n. 3, p. 149–163, 1997.

FOOTE, Tully. tf: The transform library. In: 2013 IEEE CONFERENCE ON TECHNOLOGIES FOR PRACTICAL ROBOT APPLICATIONS (TEPRA) 2013, Anais [...]. [s.l: s.n.] p. 1–6.

GAINTECH. Projeto G ROBOT IO. 2022a. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=_cWDR9GNiJw. Acesso em: 10 maio. 2022.

GAINTECH. G ROBOT IO - Teste de navegação em ambientes internos. 2022b. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=f8YQrBDPh34. Acesso em: 12 maio. 2022.

GOEL, Ruchi; GUPTA, Pooja. Robotics and industry 4.0. A Roadmap to Industry 4.0: Smart Production, Sharp Business and Sustainable Development, [S. l.], p. 157–169, 2020.

HUANG, Chaolin et al. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China. The Lancet, [S. l.], v. 395, n. 10223, p. 497–506, 2020. DOI: 10.1016/S0140-6736(20)30183-5. Disponível em: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0140673620301835.

IBARRA, Alexander; CÓNDOR, Andrea; MART’INEZ, Pedro; TIPÁN, Edgar. Control reengineering used for rehabilitation of Andros

Remotec bomb disposal robot. In: 2020 IEEE ANDESCON 2020, Anais [...]. [s.l: s.n.] p. 1–6.

KALITA, Himangshu; GHOLAP, Akash S.; THANGAVELAUTHAM, Jekan. Dynamics and control of a hopping robot for extreme environment exploration on the Moon and Mars. In: 2020 IEEE AEROSPACE CONFERENCE 2020, Anais [...]. [s.l: s.n.] p. 1–12.

KHAN, S. S.; KHAN, A. S. A brief survey on robotics. International Journal of Computer Science and Mobile Computing, [S. l.], v. 6, n. 9, p. 38–45, 2017.

LI, Mingcheng. Telecontrolled Robots Used Blocks for Nuclear Radiation. In: 2020 IEEE 3RD INTERNATIONAL CONFERENCE ON INFORMATION SYSTEMS AND COMPUTER AIDED EDUCATION (ICISCAE) 2020, Anais [...]. [s.l: s.n.] p. 543–550.

MACENSKI, Steven; FOOTE, Tully; GERKEY, Brian; LALANCETTE, Chris; WOODALL, William. Robot Operating System 2: Design, architecture, and uses in the wild. Science Robotics, [S. l.], v. 7, n. 66, p. 1126, 2022. DOI: 10.1126/scirobotics.abm6074. Disponível em: https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abm6074.

MARUYAMA, Yuya; KATO, Shinpei; AZUMI, Takuya. Exploring the performance of ROS2. In: PROCEEDINGS OF THE 13TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON EMBEDDED SOFTWARE 2016, Anais [...]. [s.l: s.n.] p. 1–10.

MEEUSSEN, Wim et al. Autonomous door opening and plugging in with a personal robot. In: 2010 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION 2010, Anais [...]. [s.l: s.n.] p. 729–736.

NATIONAL INSTRUMENTS. User Guide and Specifications: NI myRIO. 2019. Disponível em: http://www.ni.com/pdf/manuals/376047c.pdf. Acesso em: 26 set. 2019.

NODA, Kazutoshi; AIZAWA, Hidenobu. Indoor environmental monitoring system using a robot vacuum cleaner. Sensors and Materials, [S. l.], v. 32, n. 3, p. 1133–1140, 2020. DOI: 10.18494/SAM.2020.2413.

RIA. The 3 Key Factors that Differentiate Service Robots from Industrial Robots. 2021.

ROMANO, Vitor Ferreira. Robótica industrial: aplicação na indústria de manufatufatura e de processos. São Paulo: Edgard Blucher, 2002.

ROS. ROS - Introduction. , 2018. a. Disponível em: http://wiki.ros.org/ROS/Introduction. Acesso em: 2 mar. 2022.

ROS. ROS - Nodes. 2018b. Disponível em: http://wiki.ros.org/Nodes. Acesso em: 2 mar. 2022.

ROS. ROS - Master. 2018c. Disponível em: http://wiki.ros.org/Master. Acesso em: 2 mar. 2022.

ROS. ROS - Topics. 2019a. Disponível em: http://wiki.ros.org/Topics. Acesso em: 2 mar. 2022.

ROS. ROS - Services. 2019b. Disponível em: http://wiki.ros.org/Services. Acesso em: 2 mar. 2022.

ROS. Understanding ROS 2 services — ROS 2 Documentation: Foxy documentation. 2020.

SIEGWART, Roland; NOURBAKHSH, Illah Reza; SCARAMUZZA, Davide. Introduction to autonomous mobile robots. [s.l.] : MIT press, 2011.

TEIXEIRA, Herbert Campos Gonçalves. Controles típicos de equipamentos e processos industriais. [s.l.] : Editora Blucher, 2010.

THRUN, Sebastian; FOX, Dieter; BURGARD., Wolfram. Probabilistic Robotics. In: The MIT Press: The MIT Press, 2005.

TRONCO, Mário Luiz; PORTO, Arthur José Vieira; CAVANI, Felipe Alves. Navigation system of autonomous mobile robot using omnidirectional vision and fuzzy controller. Proceedings of the COBEM 2005, [S. l.], 2005.

Publicado

2023-04-08

Como Citar

Baptista, L. G., Salarolli, P. F., Oliveira, C. L., Valadão, C. T., Gamarra, D. F. T., Pereira, R. P. do A., Almeida, G. M. de, & Cuadros, M. A. de S. L. (2023). Construção de robô 4WD para navegação indoor utilizando ROS 2. Peer Review, 5(4), 294–327. https://doi.org/10.53660/254.prw414a

Edição

Seção

Articles