Bbot

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.

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.

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.

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!!

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Equipe de desenvolvimento

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.

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