Projeto e concepção de uma plataforma robótica móvel integrada com o ROS

Abstract

Com o aumento do incentivo em pesquisas na área da robótica nos últimos anos, busca-se o desenvolvimento de robôs para as mais diversas tarefas. Nesse contexto a robótica móvel tem ganho espaço. O desenvolvimento de máquinas com a capacidade de se locomover em ambientes não controlados e desconhecidos abre oportunidade para aplicações muito além da robótica fixa. Cria uma área de estudos com problemas cada vez maiores. Não basta um robô possuir a capacidade de desviar obstáculos e seguir uma trajetória, pois em ambientes dinâmicos e com tarefas mais complexas, o robô precisa possuir um grau de inteligência, conseguir identificar o ambiente, localizar objetos e entender a sua posição no espaço. Para o desenvolvimento de métodos e algoritmos para solucionar os problemas na área da robótica móvel é preciso ter a disponibilidade de um robô. Muitos dos robôs utilizados em pesquisa possuem um alto custo de aquisição e implementação. Deste modo, muitos estudos acabam se limitando ao desenvolvimento teórico ou simulações devido a indisponibilidade de uma plataforma física. Este trabalho se propõe a estudar, projetar e construir uma plataforma robótica móvel de custo viável. O trabalho apresenta todos os procedimentos, métodos e ferramentas de projeto que foram utilizados para o desenvolvimento do robô. Explora seus subsistemas mecânico, eletrônico e de software, além de disponibilizar todo o detalhamento e algoritmos que possibilita a reconstrução da plataforma. O robô construído foi integrado ao Robotic Operating System (ROS) uma plataforma de código aberto que permite o desenvolvimento de projetos comerciais e não comerciais, facilita o trabalho de roboticista proporcionando ferramentas já validadas para a implementação de funções para o robô, por exemplo a navegação. Ao final são feitos testes para validar as especificações do projeto com o robô construído. Para validar a integração com o ROS, o robô foi parametrizado para desenvolver a exploração de um ambiente e criar o mapa de forma autônoma.

With the increase of the incentive for robotics research in the last years, the development of robots for the most diverse tasks is sought. In this context mobile robotics has gained space. The development of machines with the ability to move around in uncontrolled and unknown environments opens up opportunities for applications far beyond fixed robotics. It creates an area of study with increasing problems. It is not enough for a robot to have the ability to divert obstacles and follow a trajectories, because in dynamic environments and with more complex tasks, the robot needs to possess a degree of intelligence, to be able to identify the environment, to locate objects and to understand its position in space. For the development of methods and algorithms to solve the problems in the area of mobile robotics it is necessary to have the availability of a robot. Many of the robots used in research have a high acquisition and implementation cost. In this way, many studies end up being limited to the theoretical development or simulations due to the unavailability of a physical platform. This work proposes to study, design and build a viable mobile robotic platform. This work presents all the procedures, methods and design tools that were used to develop the robot. It explores its mechanical, electronic and software subsystems, as well as providing all the details and algorithms that make it possible to rebuild the platform. The built robot was integrated with the Robotic Operating System (ROS), an open source platform that allows the development of commercial and non-commercial projects, facilitates the work of roboticist providing tools already validated for the implementation of functions for the robot, for example navigation. At the end, tests are done to validate the design specifications with the built robot. To validate the integration with the ROS, the robot was parameterized to develop the exploration of an environment and create the map autonomously.