| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 10.44 MB | Adobe PDF |
Authors
Abstract(s)
Mobile robots are applied to various industrial contexts, performing repetitive and highperformance
tasks. One way of generating interest in the study of robotics in this context
is through robotics competitions.
The aim of this work is the development of a 3D mobile robotics simulator with
hardware-in-the-loop capabilities. It includes developing models for standard components,
such as time-of-flight sensors, wheel encoders, and direct current motors. The simulator
interacts with development boards, programmed through Arduino-compatible libraries for
communication with each robot component. By having the microcontrollers process each
sensor’s output and determine the appropriate motor commands, the microcontroller’s
limitations are present even during the simulation.
The simulator contains different environments, where users have to complete challenges
that require sensor data to be interpreted and motor commands to be calculated for
different purposes, namely following walls, controlling the robot speed, and developing
algorithms for completing the micromouse competition.
A modification to the flood fill algorithm, commonly used in the micromouse competition, was proposed and analysed. It targets robots with a simple movement set, unable to perform turns while maintaining linear speed.
The simulator was used in the RoboSTEM hackathon, where students were presented with the challenge environments and developed their solutions. It provided insights about the problems they were asked to solve and the simulator software itself.
A robótica móvel é aplicada a diferentes contextos industriais, executando tarefas repetitivas e de alta performance. Uma forma de gerar interesse no estudo da robótica é por meio de competições. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um simulador 3D de robótica com hardware-in-the-loop. Foi feito o desenvolvimento de components comumente utilizados nos robôs, como sensores time-of-flight, encoders e motores de corrente contínua. A intereção com o simulador é feita por placas de desenvolvimento programadas por bibliotecas compatíveis com o ambiente Arduino, específicas para cada componente. Sendo o microcontrolador responsável por processar as medições dos esnsores e determinar o comando apropriado para os motores, as limitações de memória e poder de processamento dos microcontroladores se fazem presentes mesmo no ambiente de simulação. O simulador contém diferentes ambientes, em que o tulizador deve completar desafios que requerem a utilização dos sensores e atuadores para dieferentes fins, nomeadamnete o seguimento de paredes, controlo de velocidade e completar a competição do micromouse. Foi proposta e analizada uma modificação ao algorítmo flood fill, comumente usado na competição do micromouse, que visa robôs com um conjunto de movimento limitado, inaptos a fazer curvas enquanto mantêm velocidade linear. O simulador foi utilizado no hackathon RoboSTEM, em que os diferentes desafios foram apresentados a estudantes, e as soluções elaboradas por eles continham observações imporotantes sobre os problemas apresentados e sobre o simulador em si.
A robótica móvel é aplicada a diferentes contextos industriais, executando tarefas repetitivas e de alta performance. Uma forma de gerar interesse no estudo da robótica é por meio de competições. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um simulador 3D de robótica com hardware-in-the-loop. Foi feito o desenvolvimento de components comumente utilizados nos robôs, como sensores time-of-flight, encoders e motores de corrente contínua. A intereção com o simulador é feita por placas de desenvolvimento programadas por bibliotecas compatíveis com o ambiente Arduino, específicas para cada componente. Sendo o microcontrolador responsável por processar as medições dos esnsores e determinar o comando apropriado para os motores, as limitações de memória e poder de processamento dos microcontroladores se fazem presentes mesmo no ambiente de simulação. O simulador contém diferentes ambientes, em que o tulizador deve completar desafios que requerem a utilização dos sensores e atuadores para dieferentes fins, nomeadamnete o seguimento de paredes, controlo de velocidade e completar a competição do micromouse. Foi proposta e analizada uma modificação ao algorítmo flood fill, comumente usado na competição do micromouse, que visa robôs com um conjunto de movimento limitado, inaptos a fazer curvas enquanto mantêm velocidade linear. O simulador foi utilizado no hackathon RoboSTEM, em que os diferentes desafios foram apresentados a estudantes, e as soluções elaboradas por eles continham observações imporotantes sobre os problemas apresentados e sobre o simulador em si.
Description
Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Keywords
Mobile robotics Simulation Micromouse