Construção de um robô móvel 4WD compatível com ROS

Abstract

Com o aumento da capacidade de processamento e o desenvolvimento da tecnologia, a robótica móvel vem sendo usada em diferentes aplicações como na supervisão em locais perigosos, transporte, vigilância, guia de visitantes, limpeza, entre outros. O crescimento desta área ainda não é visível no Brasil, sendo que não existem fabricantes de robôs para desenvolvimento. Neste trabalho, um dos principais objetivos é a proposta e a construção de um protótipo de robô móvel com tração nas 4 rodas, de forma que seja possível seu uso em locais externos. O objeto de pesquisa não se limitará unicamente à construção física do robô; além dele, será implementada uma estrutura de processamento e controle compatível com uma plataforma de software de código aberto para robótica, o Robot Operating System (ROS). Atualmente o ROS vem ganhando espaço no desenvolvimento de robôs. Dessa maneira, neste trabalho são apresentados alguns exemplos de aplicação do uso do ROS no protótipo desenvolvido. A leitura dos encoders, os controladores de velocidade das rodas e os controladores de velocidade linear e angular do robô encontram-se num sistema embarcado, o NI-MyRio, programado no Labview. O ROS está instalado no sistema operacional Linux num minicomputador ODROID, que está ligado através de uma porta ethernet a um sensor laser LiDAR. O NI-MyRio e o ODROID estão conectados a uma rede Ethernet, o que permite realizar a supervisão dos procedimentos através de um ou mais computadores. Resultados experimentais são mostrados usando o Robô Móvel 4WD. Assim, foram criados dois robôs. O Robô 1 que era um robô 4WD e foi transformado em um robô diferencial para fazer teste preliminar com o sistema ROS. Já o Robô 2 é um robô híbrido nas configurações diferencial e 4WD com dois motores, que foi compatível com o ROS.

With the increase in processing capacity and the advancement of the technology, mobile robotics has been used in different applications, such as supervision in hazardous locations, transportation, surveillance, visitor guiding, cleaning, among others. The growth of this area is not yet visible in Brazil, as there are no manufacturers of robots for development; therefore, in this work one of the main objectives is the proposal and the construction of a mobile robot prototype with 4-wheel drive; so that it can be used outdoors. The work will not be limited only to the physical construction of the robot, since a processing and control structure compatible with an open source software platform for robotics, Robot Operating System (ROS), will be implemented. Throughout the time, ROS has been gaining visibility in the development of robots. Thus, this work also presents some examples of application of ROS in the developed prototype. The reading of the encoders, the Wheel Speed controllers and the linear and angular speed controllers of the robot are found in an embedded system, the NI MyRio, programmed in Labview. ROS is installed on the Linux operating system on an ODROID minicomputer, which is also connected via a USB port to a LiDAR laser sensor. NI-MyRio and ODROID are both connected to an ethernet network, so it is possible to carry out the procedure’s supervision through one or more computers in the network. Practical results are presented using a 4WD mobile robot. There were created two different robots. The Robot #1 was a 4WD robot that had been converted into a differential one to make preliminary evaluations with ROS. Following the 4WD construction idea, the Robot #2 was a hybrid robot regarding its differential and 4WD configuration and structure with two motors and, as previously planned, also ROS compatible.