Navegação robô móvel diferencial com AMCL utilizando o ROS
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v11i6.28925Palavras-chave:
Robótica móvel; Controlador de trajetória; ROS; LabVIEW; AMCL; Ensino de robótica.Resumo
Introdução. Este artigo propõe uma arquitetura de navegação para robôs móveis não Holonômicos em posições conhecidas no mapa de navegação. Esta arquitetura tem a capacidade de planejar um caminho entre o ponto atual e o destino. A navegação é garantida com o controlador move_base do Robot Operating System (ROS) para percorrer uma trajetória pré-determinada. Objetivo. Este artigo mostra a navegação de um robô com AMCL utilizando o ROS para fins didáticos e de desenvolvimento. Metodologia. O controle desenvolvido é compatível com o ROS e são apresentados alguns exemplos da aplicação desse sistema em um robô diferencial desenvolvido no Instituto Federal do Espírito Santo. A leitura dos encoders, os controladores de velocidade das rodas e do robô encontram-se num sistema embarcado da National Instruments, o NI‑MyRio, programado utilizando LabVIEW. O ROS está instalado no Linux no minicomputador ODROID embarcado no robô que está conectado via Ethernet a um sensor laser LiDAR e ao NI-MyRio. A capacidade do ROS em trabalhar em ambiente de rede permite controlar e supervisionar os equipamentos através de computadores na mesma rede. Resultados. Foi possível realizar a navegação do robô móvel, fazendo‑o chegar até a localização final desejada. Dentro dos experimentos, foi possível comprovar a funcionalidade do algoritmo AMCL e da arquitetura proposta. Conclusão. Por meio dos testes realizados com o robô, foi possível concluir que o objetivo de navegação foi concluído com êxito, validando o sistema e a aplicabilidade do algoritmo AMCL.
Referências
Ayres, L. M., Batista, L. G., da Silva, J. R., Motta, V. da R., Marques, V. M., & Cuadros, M. A. S. L. (2017, October 4). Desenvolvimento e implementação de uma arquitetura de navegação para um robô móvel utilizando comandos de voz, algoritmo A* e o controlador backstepping. XIII Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente - SBAI.
Ben-Ari, M., & Mondada, F. (2018). Elements of Robotics. In Elements of Robotics (1st ed.). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-62533-1
Bezerra, C. G. (2004). Localização de um robô móvel usando odometria e marcos naturais. Universidade Federal do Rio Grande do Norte. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/15411
Chen, S.-M., HSU, Y.-S., & PEARN, W. L. (2003). Capability measures for m -dependent stationary processes. Statistics: A Journal of Theoretical and Applied Statistics, 37(1), 1–24. https://doi.org/10.1080/02331880309257
Chong, K. S., & Kleeman, L. (1997). Accurate odometry and error modelling for a mobile robot. Proceedings of International Conference on Robotics and Automation, 4, 2783–2788. https://doi.org/10.1109/ROBOT.1997.606708
da Silva, J. R., de Freitas, B. P. S., Medeiros, M. G., & Cuadros, M. A. D. S. L. (2016, September 27). desenvolvimento de um sistema de localização indoor utilizando a intensidade do sinal de rádio frequência de módulos bluetooth ®. XLIV Congresso Brasileiro de Educação Em Engenharia.
Dellaert, F., Fox, D., Burgard, W., & Thrun, S. (1999). Monte Carlo localization for mobile robots. In IEEE (Ed.), Proceedings 1999 IEEE International Conference on Robotics and Automation (Cat. No.99CH36288C) (Vol. 2, Issues 1–2, pp. 1322–1328). IEEE. https://doi.org/10.1109/ROBOT.1999.772544
Eppstein, E. M. (2020, September 3). Move_base. ROS. http://wiki.ros.org/move_base
Estefo, P., Simmonds, J., Robbes, R., & Fabry, J. (2019). The Robot Operating System: Package reuse and community dynamics. Journal of Systems and Software. https://doi.org/10.1016/j.jss.2019.02.024
Fairchild, C., & Harman, T. L. (2017). ROS robotics by example: learning to control wheeled, limbed, and flying robots using ROS Kinetic Kame (2nd ed., Vol. 1). Packt Publishing.
Faisal, M., Hedjar, R., al Sulaiman, M., & Al-Mutib, K. (2013). Fuzzy logic navigation and obstacle avoidance by a mobile robot in an unknown dynamic environment. International Journal of Advanced Robotic Systems, 10(October). https://doi.org/10.5772/54427
Faria, G., & Romero, R. A. F. (2002). Navegação de robôs móveis utilizando aprendizado por reforço e lógica fuzzi. In Sba: Controle & Automação Sociedade Brasileira de Automática (Vol. 13, Issue 3, pp. 219–230). https://doi.org/10.1590/S0103-17592002000300002
Fortes, L. L. S. (2018). Implementação de um filtro de partículas para localização de um robô. Instituto Federal do Espírito Santo.
Fox, D. (2003). Adapting the sample size in particle filters through KLD-sampling. International Journal of Robotics Research, 22(12), 985–1003. https://doi.org/10.1177/0278364903022012001
Fox, D., Burgard, W., & Thrun, S. (1997). The dynamic window approach to collision avoidance. IEEE Robotics and Automation Magazine, 4(1), 23–33. https://doi.org/10.1109/100.580977
Fox, D., Burgard, W., & Thrun, S. (1999). Markov localization for mobile robots in dynamic environments. Journal of Artificial Intelligence Research, 11, 391–427. https://doi.org/10.1613/jair.616
Gamarra, D. F. T., Legg, A. P., de Souza Leite Cuadros, M. A., & da Silva, E. S. (2019). Sensory integration of a mobile robot using the embedded system odroid-XU4 and ROS. Proceedings - 2019 Latin American Robotics Symposium, 2019 Brazilian Symposium on Robotics and 2019 Workshop on Robotics in Education, LARS/SBR/WRE 2019, 198–203. https://doi.org/10.1109/LARS-SBR-WRE48964.2019.00042
Gerkey, B. P. (2020, August 27). AMCL. ROS. http://wiki.ros.org/amcl
Gouveia, M. C. M. (2008). Estudo e implementação de um algoritmo de localização baseado na correspondência de mapas. Universidade do Porto.
Joseph, L. (2017). ROS robotics projects (1st ed., Vol. 1). Packt. https://www.packtpub.com/product/ros-robotics-projects/9781783554713
Meeussen, W. (2010, October 27). Coordinate frames for mobile platforms. ROS. https://www.ros.org/reps/rep-0105.html
Nemec, D., Šimák, V., Janota, A., Hruboš, M., & Bubeníková, E. (2019). Precise localization of the mobile wheeled robot using sensor fusion of odometry, visual artificial landmarks and inertial sensors. Robotics and Autonomous Systems. https://doi.org/10.1016/j.robot.2018.11.019
Oliveira, R. do A. (2021a, April 16). AMCL com Robô 1 (pp. 1–1). GAIn. https://youtu.be/MRgpewObNQI
Oliveira, R. do A. (2021b, April 16). Odometria do Robô 1 (pp. 1–1). GAIn. https://www.youtube.com/watch?v=T2LpuR6EFcY
Paiva, B., de Freitas, S., Medeiros, M. G., Ruella Da Silva, J., Maia De Almeida, G., Antonio De Souza, M., & Cuadros, L. (2016). Utilização de exemplos criados no software labview ® implementados no starter kit 2.0 como ferramenta no ensino-aprendizagem da robótica. XLIV Congresso Brasileiro de Educação Em Engenharia (COBENGE), 1.
Quigley, M., Conley, K., Gerkey, B., Faust, J., Foote, T., Leibs, J., Wheeler, R., & Ng, A. Y. (2009). ROS: an open-source Robot Operating System. ICRA Workshop on Open Source Software, 6.
Romero, R. A. F., Silva Junior, E. P. e, Osório, F. S., & Wolf, D. F. (2014). Robótica móvel (1st ed., Vol. 1). LTC.
ROS. (2015, September 11). AMCL parameters. ROS. https://answers.ros.org/question/217462/amcl-parameters-spreading-out-is-good-or-bad/
ROS. (2019). Documentation. ROS. http://wiki.ros.org/
Salarolli, P. F., Da, V., Motta, R., De, M. A., & Cuadros, S. L. (2017). Fusão dos dados do Dead Reckoning e do giroscópio usando o filtro de Kalman estendido aplicado à localização de uma cadeira de rodas motorizada. XIII Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente - SBAI, 1571–1576.
Tellez, R. (2019). A history of ROS. The Construct. https://www.theconstructsim.com/history-ros/
Thrun, S., Burgard, W., & Fox, D. (2005). Probabilistic robotics (1st ed., Vol. 1). The MIT Press.
Tommasi, E., Faria, H., Cuadros, M., Almeida, G., Resende, C., & Gamarra, D. (2015). Estudo Comparativo de Controladores de Seguimento de Trajetória para Robôs de Tração Diferencial: Fuzzy, Ganhos Fixos e Backstepping. XII Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente (SBAI), 1–6.
Zaman, S., Slany, W., & Steinbauer, G. (2011). ROS-based mapping, localization and autonomous navigation using a Pioneer 3-DX robot and their relevant issues. 2011 Saudi International Electronics, Communications and Photonics Conference (SIECPC), 1–5. https://doi.org/10.1109/SIECPC.2011.5876943
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