Development of control strategies for autonomous navigation of multi-articulated robotic vehicles in backward movements
| dc.contributor.advisor1 | Sarcinelli Filho, Mario | |
| dc.contributor.advisor1ID | https://orcid.org/0000000276968996 | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3459331011913021 | |
| dc.contributor.author | Bertolani, Diego Nunes | |
| dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000000218604975 | |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/9473666214587819 | |
| dc.contributor.referee1 | Martins, Felipe Nascimento | |
| dc.contributor.referee2 | Salles, Jose Leandro Felix | |
| dc.contributor.referee2ID | https://orcid.org/0000000234176544 | |
| dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/1368496315730875 | |
| dc.contributor.referee3 | Ferreira, Edson de Paula | |
| dc.contributor.referee4 | Rosales, Claudio Dario | |
| dc.date.accessioned | 2024-05-29T20:55:26Z | |
| dc.date.available | 2024-05-29T20:55:26Z | |
| dc.date.issued | 2023-11-29 | |
| dc.description.abstract | This thesis is inserted in the area of mobile robotics, focusing on the problem of controlling wheeled terrestrial Multi-articulated Robotic Vehicles (MARVs). Such robots are generally characterized by a tractor element (active) and several trailers (passive). The aim is to provide these systems with the ability to perform navigation tasks, generally in environments with restrictions, such as obstacles that make it difficult for the robot to navigate in the environment. In this thesis, non-linear controllers were developed to guide these vehicles through certain path-following maneuvers. A strategy for transmitting velocities between the elements of the composition was proposed, which allowed the vehicle to be used without the need to get a complete model of the system. This strategy was validated and consolidated as one of the contributions of this work, as it is simple and applicable to any articulated chain. In addition, a dynamic control was implemented only for the tractor element, and it was possible to prove that this controller reduces navigation errors of the entire articulated chain. Another result of this research was obtained using adaptive control of the MARV, which made possible to navigate with small position errors, even when the load on the trailers changed during the stipulated route. Null-space-based control was also implemented to prioritize obstacle avoidance tasks, considering static and non-static obstacles. Another control structure tested was the heterogeneous formation of this MARV with an aerial robot for inspection tasks in environments with and without obstacles. The experiments carried out in this research were run using two trailers developed by this author and a commercial differential robot as a test platform. This thesis contributes to the literature for research in the area of navigation of multi-articulated mobile robots. | |
| dc.description.resumo | Esta tese se insere na área de robótica móvel, com foco no problema de controle de Veículos Robóticos Multiarticulados (VRMA) terrestres a rodas. Tais robôs são caracterizados, geralmente, por um elemento trator (ativo) e diversos trailers (passivos). O objetivo é dotar estes sistemas da capacidade de realizar tarefas de navegação, em geral, em ambientes com restrições, como obstáculos que dificultam a navegação do robô no ambiente. Assim, nesta tese foram desenvolvidos controladores não-lineares para guiar esses veículos na realização de manobras de seguimento de trajetória e de caminho. Foi proposta uma estratégia de transmissão de velocidades entre os elementos da composição, que permitiu utilizar o veículo sem a necessidade de realizar uma modelagem completa do sistema. Esta estratégia foi validada e se consolidou como uma das contribuições deste trabalho, por ser simples e aplicável a qualquer cadeia articulada. Além disso, implementou-se um controle dinâmico somente para o elemento trator e foi possível comprovar que este controlador consegue reduzir os erros de navegação de toda a cadeia articulada. Outro resultado desta pesquisa foi obtido utilizando o controle adaptativo do VRMA, em que foi possível navegar com pequenos erros de posição, mesmo com alteração de carga nos trailers durante o percurso estipulado. Implementou-se, também, o controle baseado em espaço nulo para priorizar tarefas de desvio de obstáculos, tanto estáticos quanto dinâmicos, para o veículo. Além disso, outra estrutura de controle testada foi a formação heterogênea deste VRMA com um robô aéreo para tarefas de inspeção em ambientes com e sem obstáculos. Os experimentos realizados nesta pesquisa foram feitos utilizando como plataforma de testes dois trailers desenvolvidos por este autor e um robô de tração diferencial comercial. Esta tese contribui com a literatura para pesquisas na área de navegação de robôs móveis multiarticulados. | |
| dc.format | Text | |
| dc.identifier.uri | https://dspace5.ufes.br/handle/10/12558 | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Espírito Santo | |
| dc.publisher.country | BR | |
| dc.publisher.course | Doutorado em Engenharia Elétrica | |
| dc.publisher.department | Centro Tecnológico | |
| dc.publisher.initials | UFES | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | |
| dc.rights | open access | |
| dc.subject | Veículo Robótico Multiarticulado | |
| dc.subject | Controle dinâmico | |
| dc.subject | Controle adaptativo | |
| dc.subject | Controle não-linear | |
| dc.subject | Controle baseado em espaço nulo | |
| dc.subject | Controle de formação | |
| dc.subject | Robótica móvel | |
| dc.subject.cnpq | Engenharia Elétrica | |
| dc.title | Development of control strategies for autonomous navigation of multi-articulated robotic vehicles in backward movements | |
| dc.type | doctoralThesis |
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