Controle de Postura e Locomoção em Terrenos Irregulares para Robôs Hexápodes

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Bachega, Rafael Pereira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Robôs (Arquitetura; Aplicações); Robótica; Robotics; Robots (Architecture; Applications)
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-27022026-090633/

Esta tese investiga o controle postural e a locomoção em terrenos irregulares para robôs hexápodes, com foco no desenvolvimento e validação do robô chamado Myrmex. Foi proposto um modelo cinemático completo do corpo, que integra pernas em cadeias cinemáticas abertas e fechadas, permitindo maior estabilidade. Utilizando coordenadas generalizadas, o modelo atua na posição e orientação do corpo, independentemente do número de pernas em contato com o solo. A matriz Jacobiana do centro do corpo foi definida para mapear trajetórias do espaço de tarefas para o espaço articular. Simulações validaram o modelo, demonstrando maior flexibilidade e mobilidade. A planta experimental do robô Myrmex possui 24 graus de liberdade, distribuídos entre suas seis pernas e a base flutuante. Cada perna é equipada com sensores proprioceptivos, incluindo medidores de força baseados em extensômetros, sensores de corrente para indiretamente medir o torque articular, servos digitais com medição de ângulo absoluto e uma unidade de medição inercial (IMU) para dados de aceleração e atitude corporal. Ao todo, o robô integra 44 sensores calibrados e processados para fornecer informações ao controlador. O planejamento de movimentos foi baseado em marchas bioinspiradas, com foco na marcha trípode. Este planejamento permite locomoção omnidirecional e estabilidade aumentada, ajustando dinamicamente os parâmetros de postura para enfrentar terrenos inclinados e obstáculos de até 50% do comprimento das pernas. O controle de locomoção combina movimentos em espaço de tarefas e articulações, permitindo superar gradientes e degraus sem uso de sensores exteroceptivos. Os experimentos demonstraram a eficácia do modelo cinemático completo do corpo e do controle postural, destacando o potencial que robôs hexápodes possuem para aplicações em ambientes irregulares. Para lidar com comportamentos dinâmicos em condições restritas e irrestritas foi implementado um controle de impedância. O controlador de impedância emula conformidade durante o contato das pernas com o solo. Este controle utiliza medições de força para ajustar as interações com o terreno, proporcionando maior estabilidade e resposta adaptativa em cenários dinâmicos. A conformidade ativa absorveu perturbações aplicadas externamente à base flutuante e pode reduzir significativamente a transmissão dessas forças de pico. A emulação bem sucedida dos elementos passivamente compatíveis protegeu o sistema de atuação.