Rede de sensores inerciais para equilíbrio de um robô humanóide

Abstract

O objetivo principal desta dissertação é o desenvolvimento de uma rede de sensores inerciais composta por um conjunto de Inertial Measurement Units, constituídos por acelerómetros, giroscópios e magnetómetros (os últimos foram descartados no projeto). É pretendido que esta rede de sensores permita ao robô humanóide do PHUA - Projeto Humanoide da Universidade de Aveiro adquirir informação necessária ao seu equilíbrio. O primeiro passo deste trabalho passou pela caraterização de dois tipos de unidades inerciais, o RAZOR - SEN 10736 - 9 gdl e o POLOLU - MinIMUv2 - 9 gdl, com auxílio de um braço robótico antropomórfico. Os resultados desta avaliação são apresentados no trabalho. De seguida, foi desenvolvida a estrutura da rede inercial com recurso a uma unidade de processamento central, uma plataforma de desenvolvimento Arduino com controlo multiplexado de oito unidades assente no protocolo de comunicação I2C, acrescido de uma comunicação RS232 com a nona unidade. A rede desenvolvida suporta um máximo de nove unidades inerciais, com uma taxa de aquisição de 7 Hz. O funcionamento da rede não está dependente do número de unidades utilizadas, podendo operar com qualquer número de unidades compreendidas entre 1 e 9 unidades. A rede inercial foi instalada no robô humanóide, e testada durante a execução de movimentos simples, permitindo concluir da viabilidade da rede em diversas situações.

The main objective of this dissertation is the development of a network of inertial sensors constituted by a set of Inertial Measurement Units consisting of accelerometers, gyroscopes and magnetometers (the latter were discarded in the project). It is intended that this network of sensors enables the humanoid robot PHUA - Projeto Humanoide da Universidade de Aveiro acquire information necessary for its balance. The first step of this work consisted by characterization of two types of inertial units, the RAZOR - SEN 10736-9 DOF and Pololu - MinIMUv2 - 9 DOF, with the aid of an anthropomorphic robot arm. The results of this evaluation are presented in the work. Then, the inertial network structure was developed using a central processing unit, a development platform Arduino multiplexed with eight control units based on the communication protocol I2C, plus a communication RS232 with the ninth unit. The developed network supports a maximum of nine units inertial, with an acquisition rate of 7 Hz. The network’s operation is not dependent on the number of units used and can operate with any number of units between 1 and 9 units. The network was installed in inertial humanoid robot, and tested during the execution of simple movements, allowing to conclude the feasibility of the network in various situations.