Navegação de robôs móveis por marcas artificiais em ambientes semi-estruturados

Mestrado em engenharia electrotécnica e de computadores - Área de Especialização de Sistemas Autónomos

A utilização de sistemas autónomos em ambientes industriais de pequena e média dimensão ainda se encontra bastante condicionado, essencialmente pela elevada relação custo/benefício que decorre dos elevados custos destes sistemas e dos “modestos” desempenhos face aos requisitos requeridos. Esta dissertação aborda a navegação de sistemas autónomos em ambientes “indoor” estruturados, tendo como proposta desenvolver uma solução para a localização baseada na utilização de um sistema de visão artificial. Os sensores de visão fornecem elevada quantidade de informação face ao custo, ficando o problema do lado do processamento da informação. Pretende-se por isso neste trabalho, implementar com recurso à visão um sistema de localização que permita a navegação para “light” AGVs. Para testar esta metodologia foi desenvolvido um prototipo para o qual foi desenvolvido um sistema de controlo de velocidade de motores baseado num controlador PID e um sistema de controlo de posição, o qual gera uma trajectória entre a localização onde o veiculo se encontra e a localização de destino. Caracterizou-se o comportamento dos sensores que compõe o sistema, começando pela a calibração da odometria e a calibração da Camâra. Caracterizou-se e validou-se o sistema de localização implementado, através da avaliação dos erros sistemáticos da visão num percurso conhecido. Os resultados obtidos demonstram que a solução adoptada é uma solução viável e bastante fiável, tanto para a localização do veiculo bem como para o controlo de posição deste. Foi executada uma trajectória de forma automática na qual o robô tem de passar por várias poses as quais foram previamente definidas, e verificou-se que este cumpre sistematicamente com a rota definida.

The use of autonomous systems in small and medium size industrial environments is still quite restricted mainly due to their high cost/benefit relationship that stems from the high cost of these systems and average performance compared to the requirements. This dissertation addresses the issue of the navigation of autonomous systems in structured indoor environments, and has as a goal to develop a localization solution based on the implementation of an artificial vision system. The vision sensors provide a high amount of data for their cost, leaving aside the issue of information processing. Therefore, it is intended with this project to implement a localization system, based on artificial vision, for the navigation of light AGVs. In order to test this methodology, a prototype was created for which it was developed a speed control system for motors, based on a PID controller, as well as a position control system, which generates a path between the present location and the destination point of the vehicle. Initially, it was analysed the behaviour of the sensors that make up the system starting with the calibration of both the camera and the odometry. Later, it was evaluated the performance of the localization system implemented through the analysis of the vision systematic errors along a predefined route. The experimental results provide evidence that the adopted solution is viable and very reliable both for the vehicle localization, as well as, for the control of its position. The robot was sent autonomously on a track in which it had to go through several predefined checkpoints, being systematically successfully in complying with the defined route.