Ambiente ciber-físico para a execução de tarefas cooperativas em um sistema multirrobô

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Morais, Héber Renato Fadel de lattes
Orientador(a): Arruda, Lucia Valeria Ramos de lattes
Banca de defesa: Almeida, João Paulo Lima Silva de lattes, Arruda, Lucia Valeria Ramos de lattes, Teixeira, Marco Antonio Simões lattes, Breganon, Ricardo lattes
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Robótica
Cooperação
Indústrias
Robôs - Sistemas de controle
Sistemas de controle supervisório
Robotics
Cooperativeness
Industries
Robots - Control systems
Supervisory control systems
Área do conhecimento CNPq:
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30781
Resumo: A quarta revolução industrial é marcada pela utilização de sistemas ciber-físicos, que propõem uma produção industrial mais integrada e inteligente, uma vez que realizam a junção de elementos reais e virtuais, utilizando estruturas de computação e comunicação. Este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um sistema ciber-físico (Cyber-Physical Systems (CPS)) composto por agentes de software para suportar a utilização de um sistema multirrobô (SMR) de baixo custo na execução de tarefas cooperativas. Uma camada virtual foi criada para a complementação sensorial dos robôs desenvolvidos, já que os robôs utilizados possuem hardware limitado. Para a troca de informações entre os agentes do CPS e o SMR, foi utilizado o framework Robot Operating System (ROS) como intermediador da comunicação. Nesta dissertação, um ambiente experimental inspirado em cenários da indústria 4.0 foi criado a fim de estabelecer as tarefas cooperativas que o SMR deve realizar bem como caracterizar o ambiente real que os robôs estão inseridos. Por outro lado, o CPS desenvolvido insere características virtuais nos cenários, permitindo criar experimentos variados e dinâmicos. Desta forma, foram realizados vários experimentos distintos para demostrar a capacidade do SMR suportar a execução de tarefas cooperativas em um SMR homogêneo e/ou heterogêneo. Os resultados mostram que o CPS e o SMR desenvolvidos atingem os objetivos propostos e são flexíveis para a criação de novas tarefas, novos experimentos e integração em novos cenários reais e/ou virtuais.
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Uma camada virtual foi criada para a complementação sensorial dos robôs desenvolvidos, já que os robôs utilizados possuem hardware limitado. Para a troca de informações entre os agentes do CPS e o SMR, foi utilizado o framework Robot Operating System (ROS) como intermediador da comunicação. Nesta dissertação, um ambiente experimental inspirado em cenários da indústria 4.0 foi criado a fim de estabelecer as tarefas cooperativas que o SMR deve realizar bem como caracterizar o ambiente real que os robôs estão inseridos. Por outro lado, o CPS desenvolvido insere características virtuais nos cenários, permitindo criar experimentos variados e dinâmicos. Desta forma, foram realizados vários experimentos distintos para demostrar a capacidade do SMR suportar a execução de tarefas cooperativas em um SMR homogêneo e/ou heterogêneo. Os resultados mostram que o CPS e o SMR desenvolvidos atingem os objetivos propostos e são flexíveis para a criação de novas tarefas, novos experimentos e integração em novos cenários reais e/ou virtuais.The use of cyber-physical systems (CPS) characterizes the fourth industrial revolution. Such systems propose a more integrated and intelligent industrial production since they combine real and virtual elements using computing and communication structures. This work aims to develop a cyber-physical system composed of software agents to support the use of a low-cost multi-robot system (SMR) in the execution of cooperative tasks. A virtual layer was added for sensory complementation of the developed robots since the robots used have limited hardware. For exchanging information between the CPS agents and the SMR, the framework Robot Operating System (ROS) is used as a communication intermediary. This dissertation builds an experimental environment inspired by Industry 4.0 scenarios to establish the cooperative tasks that the SMR must perform and to characterize the real environment in which the robots are inserted. On the other hand, the developed CPS inserts virtual characteristics in the scenarios, allowing the realization of varied and dynamic experiments. In this way, several different experiments are carried out to demonstrate the ability of the SMR to support the execution of cooperative tasks in a homogeneous and/or heterogeneous SMR. The results show that the developed CPS and SMR reach the proposed objectives and are flexible for implementing new tasks, experiments, and their integration in new real and/or virtual scenarios.porUniversidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática IndustrialUTFPRBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOSEngenharia ElétricaRobóticaCooperaçãoIndústriasRobôs - Sistemas de controleSistemas de controle supervisórioRoboticsCooperativenessIndustriesRobots - Control systemsSupervisory control systemsAmbiente ciber-físico para a execução de tarefas cooperativas em um sistema multirrobôCyber-physical environment for executing cooperative tasks in a multi-robot systeminfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisCuritibaArruda, Lucia Valeria Ramos dehttps://orcid.org/0000-0002-5704-8131http://lattes.cnpq.br/8616017152145795Almeida, João Paulo Lima Silva dehttps://orcid.org/0000-0002-6507-8410http://lattes.cnpq.br/1457950789991352Almeida, João Paulo Lima Silva dehttps://orcid.org/0000-0002-6507-8410http://lattes.cnpq.br/1457950789991352Arruda, Lucia Valeria Ramos dehttps://orcid.org/0000-0002-5704-8131http://lattes.cnpq.br/8616017152145795Teixeira, Marco Antonio Simõeshttps://orcid.org/0000-0002-0372-312Xhttp://lattes.cnpq.br/3482274885890440Breganon, Ricardohttps://orcid.org/0000-0002-8203-8699http://lattes.cnpq.br/2441043775335349https://orcid.org/0000-0002-3723-7285http://lattes.cnpq.br/0333191216758108Morais, Héber Renato Fadel dereponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8908http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/30781/2/license_rdf0175ea4a2d4caec4bbcc37e300941108MD52ORIGINALambienteciberfisicomultirrobo.pdfapplication/pdf12102579http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/30781/1/ambienteciberfisicomultirrobo.pdfa8d2ea9524755cdc36e89cc77c8db721MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81290http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/30781/3/license.txtb9d82215ab23456fa2d8b49c5df1b95bMD53TEXTambienteciberfisicomultirrobo.pdf.txtambienteciberfisicomultirrobo.pdf.txtExtracted texttext/plain122443http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/30781/4/ambienteciberfisicomultirrobo.pdf.txt3aaa58880eb77467dff1d327b8d0f6fcMD54THUMBNAILambienteciberfisicomultirrobo.pdf.jpgambienteciberfisicomultirrobo.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1168http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/30781/5/ambienteciberfisicomultirrobo.pdf.jpga8b2214fda61e896107d78cb9091a1c4MD551/307812023-03-09 03:07:36.324oai:repositorio.utfpr.edu.br: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ório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestopendoar:2023-03-09T06:07:36Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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