Navegação assistida e semi-autónoma da plataforma ROBONUC

Abstract

A manipulação móvel é uma área com uma importância crescente a nível industrial que permite a execução de tarefas complexas em ambientes dinâmicos. A presente dissertação insere-se no projeto ROBONUC que é constituído por uma plataforma móvel e por um manipulador FANUC. Tem por objetivo a implementação de um sistema de controlo remoto para a plataforma, de modo que esta tenha autonomia suficiente para corrigir a trajetória evitando colisões. O trabalho está a ser desenvolvido em ambiente Robotic Operating System (ROS), que apresenta uma estrutura modular. Este ambiente permite a integração de programas desenvolvidos por terceiros, assim como a distribuição de processos em diversas máquinas. A primeira tarefa consistiu em implementar a hodometria, ou seja, determinar o deslocamento da plataforma recorrendo à informação proveniente dos encoders das rodas. Foi introduzido o HectorSlam, um programa desenvolvido em ROS, que permite realizar a construção do mapa do espaço envolvente recorrendo ao laser Hokuyo instalado na plataforma. Para garantir a segurança foram definidas zonas de risco de colisão, que são variáveis em função da velocidade da plataforma. Foi considerado existir risco de colisão se um dos dois lasers Hokuyo, presentes na plataforma, detetar um objeto na zona de risco. Desenvolveu-se um programa ROS que permite a navegação segura e autónoma da plataforma. Caso seja determinado risco de colisão o modo autónomo é acionado, permitindo o contorno do obstáculo. A realização de testes experimentais foi essencial para realizar a calibração da hodometria, assim como a calibração das áreas de risco.

Mobile manipulation is a field with increasing importance in the industry which allows to execute complex tasks in dynamic environment. The current dissertation is inserted in the ROBONUC project which is composed by a mobile platform and a FANUC manipulator. The objective of this work is to implement a remote control system on the platform in such a way that allows it to navigate with enough autonomy to correct the trajectory imposed by the user in order to avoid a collision. The work is being developed in a modular structured environment called Robotic Operating System (ROS). This software allows to integrate third party programs as well as the distribution of multiple processes in different machines. The first task consisted of the implementation of the odometry or in other words, the calculation of the distance travelled by the platform using the information provided by the wheel encoders. HectorSLAM was introduced, an open source program developed in ROS, that allows to reconstruct the map of the involving environment using the Hokuyo laser installed on the platform. To ensure safety, several collision risk areas were defined that are variable in size depending on the platform's velocity. There is the existence of collision risk if one of the two Hokuyo lasers on the platform detects an objective in the risk area. An open source ROS program that allows a safely autonomous navigation was implemented in the platform. In case that a rick of collision is detected the autonomous mode is activated allows to avoid the obstacle. The execution of experimental tests was essencial to calibrate the odometry, as well as adjusting the risk areas.