Geração de trajectórias em tempo real: um estudo comparativo

Abstract

Nesta dissertação é feito o estudo comparativo de duas abordagens para o controlo de robôs móveis autónomos: (i) o método de campos de potencial artificiais, e (ii) a abordagem baseada em atractores móveis de sistemas dinâmicos não lineares. Este estudo é feito tanto a nível teórico como experimental, em simulação e implementação em robôs móveis autónomos. Começa-se por fazer uma análise das duas abordagens, sendo descritas para o caso do método de campos de potencial as propostas de vários autores. São ainda identificadas as diferenças e semelhanças encontradas, e apontadas as limitações. Em seguida, é efectuada uma comparação matemática das duas abordagens. Com base na análise teórica das duas abordagens e nas limitações encontradas, foram escolhidos alguns cenários/situações que pretendem realçar as diferenças e/ou semelhanças das duas abordagens para estes cenários considerados desafiadores. Para isso, recorre-se, numa primeira fase a um simulador em MATLAB e, em seguida, é feita a implementação das duas abordagens, numa plataforma móvel autónoma. Finalmente, são discutidos os resultados obtidos.

In this dissertation we make a comparative study of two approaches to the control of autonomous mobile robots: (i) the artificial potential field approach, and (ii) the nonlinear attractor dynamics approach (or dynamics approach). This study is done at a theoretical and experimental level, in simulation and implementation in a real autonomous mobile robot. We start by analyzing the two approaches, describing for the potential field method the proposals of several authors. The differences and similarities found are presented, and the limitations are pointed out. Next, a mathematical comparison of the two approaches is done. Taking into account the theoretical analysis of the two approaches and the limitations found, some scenarios/situations are selected with the aim of highlight the differences/similarities found on both approaches for these challenging scenarios. To do so, first a simulator in MATLAB is used, and next, the implementation of the two approaches in an autonomous robotic platform are made. Finally, the results are discussed.