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

  • Piatan Sfair Palar UTFPR
  • André Schneider de Oliveira UTFPR

Resumo


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.

Palavras-chave: Aplicações Industriais de robôs Autônomos, Arquiteturas de controle para robótica, Plataformas robóticas móveis

Referências

Beavers, G. and Hexmoor, H. (2004). Types and Limits of Agent Autonomy. Agents and Computational Autonomy. Potential, Risks, and Solutions, pages 95–102.

Desai, M. and Yanco, H. A. (2005). Blending human and robot inputs for sliding scale autonomy. Proceedings - IEEE International Workshop on Robot and Human Interactive Communication, 2005:537–542.

Espinoza, R. V. (2014). Estimador de adesão de um robô escalador com rodas magnéticas. Mestrado em engenharia elétrica e informática industrial, Universidade Tecnologica Federal do Paraná, Curitiba.

Goodrich, M. A. and Schultz, A. C. (2007). Human-Robot Interaction: A Survey. Foundations and Trends® in Human-Computer Interaction, 1(3):203–275.

Jiang, S. and Arkin, R. C. (2016). Mixed-Initiative Human-Robot Interaction: Definition, Taxonomy, and Survey. Proceedings - 2015 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics, SMC 2015, pages 954–961.

Krishnan, K. S., Saha, A., Ramachandran, S., and Kumar, S. (2018). Recognition of human arm gestures using Myo armband for the game of hand cricket. Proceedings - 2017 IEEE 5th International Symposium on Robotics and Intelligent Sensors, IRIS 2017, 2018-Janua:389–394.

Lasota, P. A., Fong, T., and Shah, J. A. (2017). A Survey of Methods for Safe HumanRobot Interaction. Foundations and Trends in Robotics, 5(3):261–349.

Losey, D. P., McDonald, C. G., Battaglia, E., and O’Malley, M. K. (2018). A Review of Intent Detection, Arbitration, and Communication Aspects of Shared Control for Physical Human–Robot Interaction. Applied Mechanics Reviews, 70(1):010804.

Rosa, A. B. and Gnoatto, R. (2015). Reprojeto e construção de protótipo de um robô de inspeção de cordões de solda em superfícies metálicas verticais e esféricas (segunda geração) . Trabalho de conclusão de curso, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba.

Rovani, A. (2013). Desenvolvimento do prtotipo de um robô para inspeção de cordões de solda em superfícies metálicas verticais. Trabalho de conclusão de curso, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba.

Tellaeche, A., Maurtua, I., and Ibarguren, A. (2015). Human robot interaction in industrial robotics. Examples from research centers to industry. 2015 IEEE 20th Conference on Emerging Technologies & Factory Automation (ETFA), pages 1–6.

Terres, V. d. V. (2019). Controle de seguimento de cordão de solda para um robô de inspeção. Trabalho de conclusão de curso, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba.
Publicado
14/10/2021
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PALAR, Piatan Sfair; OLIVEIRA, André Schneider de. Interface de Controle por Métodos de Autonomia Adaptável Deslizante para Robôs de Inspeção. In: CONCURSO DE TESES E DISSERTAÇÕES EM ROBÓTICA - CTDR (MESTRADO) - SIMPÓSIO BRASILEIRO DE ROBÓTICA E SIMPÓSIO LATINO-AMERICANO DE ROBÓTICA (SBR/LARS), 9. , 2021, Online. Anais [...]. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação, 2021 . p. 10-21. DOI: https://doi.org/10.5753/wtdr_ctdr.2021.18681.