Sistema de navegação para robôs móveis autônomos

The main task and one of the major mobile robotics problems is its navigation process. Conceptualy, this process means drive the robot from an initial position and orientation to a goal position and orientation, along an admissible path respecting the temporal and velocity constraints. This task must be accomplished by some subtasks like robot localization in the workspace, admissible path planning, trajectory generation and motion control. Moreover, autonomous wheeled mobile robots have kinematics constraints, also called nonholonomic constraints, that impose the robot can not move everywhere freely in its workspace, reducing the number of feasible paths between two distinct positions. This work mainly approaches the path planning and trajectory generation problems applied to wheeled mobile robots acting on a robot soccer environment. The major dificulty in this process is to find a smooth function that respects the imposed robot kinematic constraints. This work proposes a path generation strategy based on parametric polynomials of third degree for the 'x' and 'y' axis. The 'theta' orientation is derived from the 'y' and 'x' relations in such a way that the generated path respects the kinematic constraint. To execute the trajectory, this work also shows a simple control strategy acting on the robot linear and angular velocities

Um dos maiores problemas em robótica móvel diz respeito à sua navegação. Conceitualmente, o ato de navegar em robótica consiste em guiar um robô em um espaço de trabalho durante um determinado intervalo de tempo, por um caminho que possa ser percorrido e que leve o robô de uma posição e orientação iniciais para uma posição e orientação finais. Esta é a principal tarefa que um robô móvel deve executar. Ela implica em subproblemas que são a localização do robô no espaço de trabalho, o planejamento de um caminho admissível, a geração de uma trajetória e, por fim, a sua execução. Além disso, robôs móveis autônomos com rodas possuem restrições cinemáticas, chamadas também de restrições não-holonômicas, que fazem com que o robô não possa se mover livremente em seu espaço de trabalho, limitando a quantidade de caminhos admissíveis entre duas posições distintas. Este trabalho aborda principalmente os subproblemas do planejamento de caminho e geração de trajetória aplicado a minirrobôs móveis com rodas que atuam em um projeto de futebol de robôs. O maior desafio para a navegação destes veículos é determinar uma função contínua que respeite suas restrições cinemáticas e evolua no tempo segundo as restrições impostas pelo problema quanto à posição e orientação iniciais e finais e quanto à velocidade do movimento. Propõe-se uma estratégia de geração de caminho baseada em polinômios paramétricos de terceiro grau em 'x' e 'y'. A orientação 'theta' do minirrobô é obtida da relação entre 'y' e 'x' de modo que os caminhos gerados respeitem a restrição cinemática imposta. Para que a trajetória seja executada e os resultados experimentais validados é apresentada uma estratégia simples de controle que atua sobre as velocidades linear e angular desenvolvidas pelo robô móvel