Interface de Controle por Métodos de Autonomia Adaptável Deslizante para Robôs de Inspeção

Abstract

Este trabalho realiza uma implementação de uma interface humano-robô para um robô escalador de inspeção de cordões de solda em tanques de armazenamento na indústria petroquímica. Para realizar esta interface, primeiramente foi apresentada uma pesquisa do estado da arte em Interação Humano-Robô, Autonomia, Autonomia Variável e Modos de Autonomia em sistemas robóticos e sistemas autônomos em geral. Após isto, um sistema controlador de rádio frequência transmissor-receptor comumente utilizado para comandar gruas, guindastes e pontes rolantes foi especificado e adaptado para controlar o robô. um driver foi desenvolvido para tornar este controlador compatível com o sistema robótico ROS (Robot Operating System), utilizado neste trabalho. Para auxiliar no controle e adquirir mais dados de entrada do operador, foi adicionado um bracelete eletromiográfico comercial chamado Myo. Este bracelete é utilizado no antebraço e é capaz de detectar gestos do operador e ângulos de rotação do braço. As informações do controle industrial e do bracelete são utilizadas para comandar o robô através de um controlador Fuzzy. Este controlador atua na variação da autonomia durante a operação do robô, utilizando como entrada dados da velocidade angular aplicada no controle industrial, leitura de eletromiografia, posição do cordão de solda no tanque de armazenamento e os ângulos de rotação executados pelo antebraço do operador, gerando um sistema que é capaz de reconhecer a habilidade e corrigir erros do operador em tempo de operação. A saída do controlador Fuzzy é o modo de autonomia a ser aplicado no robô. Os modos aplicados foram: Manual, onde o operador controla a velocidade angular e linear do robô; Compartilhado, onde as velocidades angular e linear do robô são divididos entre o operador e o sistema autônomo do robô; Supervisório, onde o robô controla a velocidade angular, mantendo-se sobre o cordão de solda, e o operador controla a velocidade linear; e Autônomo, onde apenas o ponto final é definido pelo operador e o robô controla as velocidades linear e angular. Estes modos além do modo de Autonomia Variável foram analisados através de experimentos com o robô em ambiente simulado, demonstrando a utilidade de cada um destes modos em situações diversas.