Controle Descentralizado com Desvio de Obstáculos para uma Formação Líder-seguidor de Robôs Móveis

Abstract

Este trabalho descreve um esquema de controle descentralizado para coordenar a navegação de uma formação líder-seguidor de robôs móveis, incluindo a possibilidade de evasão de obstáculos. É utilizado o sensoriamento por varredura laser para a realização de tarefas de posicionamento e deslocamento do robô seguidor em relação ao robô líder. Modificações no algoritmo de desvio tangencial (implementado no robô líder) são apresentadas e experimentalmente provadas para a evasão de obstáculos em configurações côncavas. Para um ambiente semi-estruturado, é desenvolvida uma estratégia de localização do robô líder através das medidas provenientes do sensor laser a bordo do robô seguidor, visto que no controle descentralizado de formação, caso aqui tratado, não há compartilhamento de informações. Estratégias de formação rígida e semi-rígida são aqui abordadas. Primeiramente, é descrita a formação rígida, na qual a estrutura líder-seguidor não pode ser deformada durante toda a navegação. Nesta abordagem, o robô líder é responsável pela navegação segura do robô seguidor. Posteriormente, é apresentada a formação semi-rígida, na qual a distância líder-seguidor não pode sofrer alteração durante a tarefa de desvio de obstáculo, ao contrário do ângulo de formação. Neste caso, um controle baseado em forçaa fictícia é apresentado para alterar este ângulo, gerando-se um novo ângulo de referência para o robô seguidor, para permitir as manobras de evasão. Para validação de ambas as abordagens de formação são mostrados resultados simulados e experimentais, os quais ilustram a eficiência dos métodos supracitados em tarefas de cooperação. A estabilidade dos controladores foi comprovada pela convergência assintótica das variáveis de formação aos valores desejados durante os experimentos realizados, em conformidade com a análise teórica apresentada no projeto dos controladores.