Trabalho de Conclusão de Curso
Documento
Autoria
Unidade da USP
Data de Apresentação
Orientador
Banca
Rodrigues, Evandro Luis Linhari
Monteiro, José Roberto Boffino de Almeida
Título em Português
Sistema de controle de navegação embarcado para um robô movél autônomo baseado no computador de baixo custo Raspberry PI.
Palavras-chave em Português
Robótica móvel
Controle embarcado
Navegação autônoma
Raspberry Pi
Robótica
Sistemas embutidos
Resumo em Português
Este projeto descreve o desenvolvimento de um sistema de navegação para um robô móvel autônomo de pequeno porte que utiliza a placa Raspberry Pi. Essa placa é um computador de dimensões reduzidas com um processador ARM (Advanced RISC Machine), que foi projetada para ser utilizada no ensino da ciência da computação, e por isso possui baixo custo. O sistema de navegação é responsável por conduzir o robô com segurança em um ambiente contendo vários obstáculos de diversos formatos. Este sistema deve perceber a situação que o robô se encontra a cada iteração, com base na leitura dos sensores de proximidade dos obstáculos, e determinar a manobra mais adequada para evitar colisões. É proposto um módulo de sensoriamento de obstáculos baseado em sonares, que alimentam uma rede neural do tipo RAM (Random Access Memory) ou n-tuple classifier. Os pesos, ou os conteúdos dos neurônios, dessa rede neural são tratados como os cromossomos dos indivíduos de uma “população” de soluções e são otimizados por um algoritmo evolutivo. A utilização da Raspberry Pi como controladora de hardware exigiu o desenvolvimento de uma placa adicional para proteção e interface com os motores e sonares. O robô utilizado nesse projeto possui duas esteiras laterais e dimensões de 13 cm de largura por 18 cm de comprimento, e o controle implementado é do tipo reativo puro, que processa as entradas dos sensores e toma decisões, tendo como resultado esperado o deslocamento do robô pelo ambiente sem que ocorram colisões.
Palavras-chave em Inglês
Mobile robotics
Embedded control
Autonomous navigation
Raspberry Pi
Resumo em Inglês
This Project describes the development of a navigation system for a small-size autonomous mobile robot that uses the board Raspberry Pi. This credit-card-sized board is a single-board computer that includes an ARM processor, and it was developed with the intention of promoting the teaching of computer science, and therefore has a low cost. The navigation system it is responsible for driving the robot safely in an environment with obstacles that have various sizes and shapes. This system should notice, at each iteration, the situation in which the robot is with the information provided from the sonar sensor, and decide the best move for avoiding collision. It is proposed a sonar-based obstacles sensing module, that feeds a RAM (or n-tuple classifier) neural network. The weights, or the neurons content, of this neural network are treated as the individual chromosomes of a population of solutions, and they are optimized using an evolutionary algorithm.The using of the Raspberry Pi as the hardware controller required the development of an additional board for protection and interface with the motors and the sonar sensors. In this project, it is used a 13 cm width and 18 cm length robot that has two lateral treads. It is implemented a pure-reactive controller, that proccess the inputs from the sensors and make decisions of how to activate the motors. The robot is expected to moving in the environment without colliding.
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Data de Publicação
2014-01-16
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