Implementação de simulação da navegação de robôs de acionamento diferencial no simulador HMR Sim usando o controlador PID

Abstract

O uso de robôs para executar tarefas repetitivas e tediosas, tem se tornado nos últimos anos uma tendência não só na área industrial, mas também em ambientes hospitalares, educacionais e residenciais. Essa demanda crescente pelo uso de robôs em ambientes dinâmicos e alocados para tarefas mais complexas, fez crescer o interesse em simuladores de Sistemas Multi-Robôs (SMR). Os testes e prototipação de sistemas robóticos em ambientes reais podem ser muito dispendiosos, exigindo muito tempo e recursos para preparar o ambiente. Mas essas dificuldades podem ser superadas pelo uso de simuladores que permitem a criação de ambientes seguros de forma mais barata e rápida. Existem hoje vários simuladores com diferentes propostas como Gazebo, MORSE, entre outros. Contudo, todos eles possuem

limitações como número baixo de agentes robóticos ou baixa variedade de robôs e com- ponentes que podem ser simulados.

Nesse contexto foi desenvolvido o HMR Sim, um simulador com baixo nível de de- talhamento físico, que permite simulações com um maior número de agentes robóticos por um menor custo computacional, e tem por objetivo complementar outros simuladores presentes na literatura. Ele também conta com uma integração com o middleware ROS,

amplamente utilizado em aplicações robóticas, e que permite com que softwares de cont- role externos ao simulador, possam comunicar-se com ele utilizando as mesmas interfaces

ROS que usariam para o controle de robôs reais. No entanto, apesar do HMR Sim cumprir com a sua proposta inicial, ele só é capaz de simular o modelo de navegação omni-direcional. Logo, ao simular robôs com modelos de navegação diferentes, a movimentação do robô simulado será muito distante da real, podendo levar ao desenvolvimento de algoritmos incorretos para coordenação de SMRs, visto que o robô poderá percorrer trajetórias diferentes das disponíveis para ele. Além disso, a lógica que determina os caminhos que devem ser percorridos pelo agente robótico, é implementada internamente no simulador, retirando do software de coordenação de robôs a autonomia sobre o planejamento de rotas. Este projeto tem como objetivo desenvolver um novo mecanismo de navegação que simule robôs de acionamento diferencial e desacopla lógicas de planejamento de rotas que devem ser transparentes ao simulador. A implementação deste novo mecanismos é feita utilizando o modelo cinemático diferencial e um controlador PID, que é um algoritmo de controle versátil e de fácil implementação. O novo mecanismo de navegação implementado, agora permite que o HMR Sim simule um modelo de navegação mais comum e com maior autonomia do software externo de controle de robôs, sobre o planejamento de rotas.