Publicação
Controlo da locomoção e previsão de eficiência de um robô hexápode recorrendo a aprendizagem supervisionada
| Resumo: | O crescente interesse no campo da robótica móvel tem levado a um aumento na investigação e desenvolvimento de robôs móveis autónomos, especialmente para realizar tarefas perigosas para os seres humanos. Para se deslocarem em ambientes complexos, os robôs hexápodes são uma boa escolha devido à sua capacidade de se adaptarem a diferentes tipos de terreno graças ao seu elevado número de marchas. Além disso, a estabilidade corporal dos robôs hexápodes é considerada uma prioridade para a navegação em ambientes desafiantes. A dissertação enquadra-se no projeto “ATHENA” (All-Terrain Hexapod for Environment Navigation Adaptability) e tem o intuito de desenvolver um modelo de um robô hexápode, tal como o seu controlo para locomoção em diferentes tipos de marcha. Ademais, procura-se também nesta dissertação a previsão da eficiência da marcha em diferentes topologias de terreno, recorrendo a técnicas de aprendizagem supervisionada para prever qual a marcha mais adequada em cada um. Após uma introdução ao tema, é realizada uma revisão dos principais conceitos para o desenvolvimento do projeto. Posteriormente, é abordado o desenvolvimento do protótipo do robô hexápode, englobando a seleção de todo o hardware utilizado e o desenvolvimento dos diferentes componentes do modelo físico final. Concluída a parte relativa ao protótipo, é feita uma abordagem à cinemática e controlo do robô, onde se aborda a cinemática direta e cinemática inversa da perna, assim como curvas de Bézier para definição da trajetória do pé. Ainda nesta secção, é apresentada a aplicação dos conceitos no robô de forma a permitir a locomoção do mesmo em diferentes tipos de marcha, utilizando para o efeito Arduíno e a linguagem de programação Python. De seguida, é feita a avaliação das diferentes marchas em diferentes tipos de terreno, recorrendo à utilização de um IMU e de visão por computador para recolha de dados propriocetivos e dados exterocetivos, utilizados posteriormente num algoritmo de aprendizagem supervisionada para perceber qual a marcha mais adequada para cada topologia. Por fim, é feita uma avaliação final de todo o trabalho desenvolvido. |
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| Autores principais: | Cordeiro, Diogo Manuel Brito |
| Assunto: | Robô hexápode “ATHENA” Controlo Aprendizagem supervisionada Visão por computador Hexapod robot Control Supervised learning Computer vision |
| Ano: | 2023 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | O crescente interesse no campo da robótica móvel tem levado a um aumento na investigação e desenvolvimento de robôs móveis autónomos, especialmente para realizar tarefas perigosas para os seres humanos. Para se deslocarem em ambientes complexos, os robôs hexápodes são uma boa escolha devido à sua capacidade de se adaptarem a diferentes tipos de terreno graças ao seu elevado número de marchas. Além disso, a estabilidade corporal dos robôs hexápodes é considerada uma prioridade para a navegação em ambientes desafiantes. A dissertação enquadra-se no projeto “ATHENA” (All-Terrain Hexapod for Environment Navigation Adaptability) e tem o intuito de desenvolver um modelo de um robô hexápode, tal como o seu controlo para locomoção em diferentes tipos de marcha. Ademais, procura-se também nesta dissertação a previsão da eficiência da marcha em diferentes topologias de terreno, recorrendo a técnicas de aprendizagem supervisionada para prever qual a marcha mais adequada em cada um. Após uma introdução ao tema, é realizada uma revisão dos principais conceitos para o desenvolvimento do projeto. Posteriormente, é abordado o desenvolvimento do protótipo do robô hexápode, englobando a seleção de todo o hardware utilizado e o desenvolvimento dos diferentes componentes do modelo físico final. Concluída a parte relativa ao protótipo, é feita uma abordagem à cinemática e controlo do robô, onde se aborda a cinemática direta e cinemática inversa da perna, assim como curvas de Bézier para definição da trajetória do pé. Ainda nesta secção, é apresentada a aplicação dos conceitos no robô de forma a permitir a locomoção do mesmo em diferentes tipos de marcha, utilizando para o efeito Arduíno e a linguagem de programação Python. De seguida, é feita a avaliação das diferentes marchas em diferentes tipos de terreno, recorrendo à utilização de um IMU e de visão por computador para recolha de dados propriocetivos e dados exterocetivos, utilizados posteriormente num algoritmo de aprendizagem supervisionada para perceber qual a marcha mais adequada para cada topologia. Por fim, é feita uma avaliação final de todo o trabalho desenvolvido. |
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