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Título: Análise e geração de caminho mínimo aplicado à navegação de veículos terrestres
Título Alternativo: Analysis and generation of minimum pathway applied to navigation of land vehicles
Autor(es): Paiva, Leonardo Silveira
Lattes: http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4498927U5
Orientador: Rabelo, Giovanni Francisco
Assunto: Robótica
Veículos terrestres - Otimização
Robôs móveis
Robotics
Land Vehicles - Optimization
Mobile robots
Data de Defesa: 10-Abr-2017
Data de publicação: 5-Mai-2017
Referência: PAIVA, L. S. Análise e geração de caminho mínimo aplicado à navegação de veículos terrestres. 2017. 141 p. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2017.
Resumo: O objetivo deste trabalho foi desenvolver um conjunto de rotinas de otimização capazes de gerar um caminho sub-ótimo para um conjunto de plataformas móveis, levando em consideração a menor distância entre dois pontos previamente estabelecidos, e respeitando um conjunto de restrições impostas ao longo do ambiente, bem como as restrições cinemáticas de cada plataforma. Aplico-se um conjunto de algoritmos de otimização que recebeu o mapa de um ambiente estático de maneira off-line e, a partir do tratamento desta imagem, retornou o menor caminho existente entre dois pontos. A trajetória então percorrida pelo robô móvel foi aquela que apresentou a menor distância e que satisfez todas as restrições impostas ao longo do ambiente. Em conjunto com as técnicas de otimização, foi utilizado um estimador de estados, caracterizado como o Filtro de Kalman, para análise e controle da trajetória ao longo de um conjunto de rotas previamente estabelecidas pelo planejador. Para o controle do sistema, foi implementado um controlador do tipo Proporcional, Integral e Derivativo, de forma a minimizar o erro gerado quando a plataforma móvel se afastava do caminho ótimo. Tratando-se de um pacote computacional formado por um conjunto de algoritmos de otimização, foi desenvolvido um módulo didático, onde o usuário pode ter acesso a todas as funcionalidades deste trabalho por meio de uma interface gráfica de fácil manipulação. Tal interface atuou como agente facilitador de ensino e aprendizagem na área da robótica móvel. A técnica explorada neste estudo fez uso de um amplo conjunto de algoritmos de otimização para maior probabilidade de se encontrar um caminho executável como também desenvolveu um conjunto de robôs móveis com diferentes arquiteturas, para validar a metodologia proposta, a qual deve ser aplicável a uma ampla variedade de problemas de controle não linear na agricultura.
Abstract: The objective of this work was to develop a set of routines that are capable of generating a sub-optimal path for a set of mobile platforms, taking into account the smaller distance between two previously established points, and respecting a set of constraints imposed over the environment, as well as the kinematic constraints of each platform. The study applied to set of optimization algorithms that in an offline way received the map of a static environment, and from the treatment of this image returned the smallest path between two points. The trajectory then traveled by the mobile robot was the one that presented the shortest distance and that satisfied all the restrictions imposed throughout the environment. In conjunction with the optimization techniques, a state estimator, characterized as the Kalman Filter, was used to analyze and control the trajectory along a set of routes previously established by the planner. For control of the system, a Proportional, Integral and Derivative controller was implemented in order to minimize the error generated when the mobile platform moved away from the optimum path. As a computational package formed by a set of optimization algorithms, a didactic module was developed, once the user has access to all the functionalities of this work through a graphical interface of easy manipulation. This interface served as a facilitator of teaching and learning in the area of mobile robotics. The technique explored made use of a large set of optimization algorithms to be able to find an executable path, as well as to develop a set of mobile robots with different architectures to validate the proposed methodology that should be applicable to a wide variety of problems of nonlinear control in agriculture.
Informações adicionais: Arquivo retido, a pedido do autor, até maio de 2018.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/12838
Publicador: Universidade Federal de Lavras
Idioma: por
Aparece nas coleções: DEG - Engenharia Agrícola - Doutorado (Teses)

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