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Bbot ou Balancing Robot, é um projeto de robô autônomo auto-balanceado [GURTNER]. Nosso objetivo é construir um robô móvel operado via ROS Noetic capaz de se equilibrar e se deslocar sobre duas rodas. Ademais, ele deve ser capaz de realizar a leitura de uma TAG (marco fiducial, [SANTOS]). A TAG enviará ao robô uma posição de destino à qual ele deve navegar de forma autônoma. Para realizar a navegação, esse robô deverá ser capaz de criar um mapa do local onde está e se localizar nele, permitindo-o atualizar sua posição ao longo da missão e desviar de obstáculos enquanto navega até seu objetivo.


DESIGN E CARACTERÍSTICAS

O Bbot conta com um design adequado ao seu modo de atuação. Sua baixa estatura, aproximadamente 36 cm, permite uma fácil manipulação e operação em ambientes indoor. Sua forte estrutura, com peças para amortecer impacto, o protegem de eventuais quedas. Além disso, boa parte da sua massa foi alocada na parte superior, o que é uma grande vantagem para robôs auto-balanceados, pois a elevação do ponto de gravidade auxilia no equilíbrio.

Outra grande vantagem do Bbot são suas pernas articuladas com 2 graus de liberdade.


TECNOLOGIA ENVOLVIDA

O Bbot é equipado para a ação. Com seus diversos componentes ele pode realizar tarefas em ambientes indoor.

O robô conta com dois controladores, o principal é um Raspberry Pi 4 e suporta o ROS Noetic, já o secundário é um OpenCM9.04 com uma placa de expansão (OpenCM 485) e cuida das entradas e saídas dos atuadores.

Já na parte de atuação, temos para cada perna, 2 dynamixels MX106 e 1 dynamyxel XM430-W210 para locomoção da roda. As rodas são envolvidas em borracha de silicone, tornando o pneu mais aderente ao solo.

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O bbot conta ainda com sensores que são responsáveis por aquisições de dados em tempo real e um sistema de controle de potência!!

O LiDAR (Light Detection And Ranging), é um sensor que pode revelar a geometria do ambiente ao seu redor. A câmera RGB é capaz de detectar e codificar cores no espaço.

O IMU detecta variações na inclinação do robô e o sensor de tensão é usado para o controle de falhas.

O sistema é alimentado por uma LiPO 3s e conta com uma placa para distribuir a energia aos componentes. Também comporta um regulador de tensão para energizar a Raspberry Pi 4.

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IMPLEMENTAÇÃO DO ROBÔ SIMULADO

Com a utilização do Gazebo - ROS como ferramenta de simulação do ambiente e do robô, nós conseguimos chegar na estabilidade e teleoperação do Bbot. Para isso, utilizamos o controlador LQR.

Não menos importante, conseguimos tornar o robô autônomo, com a utilização de algoritmos para navegação e localização.

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IMPLEMENTAÇÃO DO ROBÔ REAL

Após a implementação e estudo para validação do modelo com a simulação, fizemos a implementação do robô real!!

Os testes apresentados mostram que o robô conseguese se estabilizar e aguenta pequenas perturbações.

O projeto continua em andamento e vamos seguir para a Fase II. Iremos fazer algumas melhorias que observamos ao decorrer desta primeira etapa de projeto (Você pode ver algumas melhorias listadas neste LINK). Continue atento para mais novidades!! BbotBbot




Equipe de desenvolvimento


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marco

Matheus França Lucas Souza Marco Reis
Estagiário no laboratório de Robótica e Sistemas Autônomos (RoSA), Senai Cimatec, graduando em Engenharia de Controle e Automação na Área 1. Estagiário no laboratório de Robótica e Sistemas Autônomos (RoSA), Senai Cimatec, graduando em Engenharia Elétrica no Senai Cimatec. Pesquisador Sênior do projeto
Mestre em Engenharia de Produção e Eng. Eletricista.


Resumo do Projeto

  1. Categoria: Robótica Móvel
  2. Prazo: 7 meses
  3. Data de início: 11/maio/2021
  4. Data de término: 11/dezembro/2021
  5. Repositório robô real: Bir_Bbot
  6. Repositório robô simulado: Bir_Bbot-simulation
  7. Sponsor: Senai CIMATEC
  8. Recursos materiais: $USD 3162,64
  9. Apresentação URL: Bbot-docs
  10. Report URL: Bbot-report
  11. Artigos produzidos:


Referências

  1. Adam Kollarčík and Martin Gurtner; Modeling and Control of Two-Legged Wheeled Robot; Master’s thesis, CZECH TECHNICAL UNIVERSITY IN PRAGUE. 2021.
  2. Santos, Gabriel da Silva; Cardoso, Etevaldo; Reis, Marco Antonio dos; “Localização de Robôs Móveis em Ambiente Internos usando Marcos Fiduciais”, p. 226-233 . In: Anais do V Simpósio Internacional de Inovação e Tecnologia. São Paulo: Blucher, 2019.