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Tesi etd-01282019-122107


Thesis type
Tesi di laurea magistrale
Author
CURIA, BARBARA
URN
etd-01282019-122107
Title
Progettazione e realizzazione del sistema di guida, navigazione e controllo di un veicolo su ruote con manipolatore seriale
Struttura
INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE
Corso di studi
INGEGNERIA ROBOTICA E DELL'AUTOMAZIONE
Commissione
relatore Prof. Pollini, Lorenzo
Parole chiave
  • visione
  • veicolo autonomo
  • obstacle avoidance
  • navigazione
  • guida
Data inizio appello
21/02/2019;
Consultabilità
parziale
Data di rilascio
21/02/2022
Riassunto analitico
Il progetto di tesi nasce dalla necessità di creare un sistema in grado di ispezionare ambienti ostili all’uomo. Una vera e propria teleoperazione fra uomo e robot. L’obiettivo principale è stato quello di progettare un veicolo su ruote capace di riconoscere ed evitare gli ostacoli, quello che in gergo viene chiamato "obstacle avoidance", e progettare un manipolatore seriale in grado di prendere campioni selezionati opportunamente tramite un computer da un operatore esterno. L’elettronica di bordo è costituita da un autopilota, ICARO III, e da una board Intel Joule 570x, quest’ultima utilizzata per gli aspetti di visione. Lo studio è stato svolto in ambiente ROS per quanto riguarda la parte di visione selezionando e verificando opportunamente i vari algoritmi. Il sistema utilizza la Point Cloud e controllori Fuzzy, più precisamente quello che nella tesi verrà denominato Orizzonte Fuzzy, per generare l’angolo di heading. Il sistema di controllo è stato svolto in ambiente MatlabR©e SimulinkR©. Il manipolatore seriale, invece, è stato realizzato mediante una stampante 3D e sono stati utilizzati controllori PID (Proporzionale-Integrale-Derivativo) e algoritmi di Closed Loop Inverse Kinematics per validare la cinematica diretta e inversa e realizzare un buon controllo per la presa dell’oggetto. La soluzione proposta è in grado di gestire i due sistemi tramite una comunicazione seriale. Per validare il progetto sono stati effettuati dapprima simulazioni e poi esperimenti presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione di Pisa.


The thesis project stems from the need to create a system capable of inspecting environments hostile to man. A real teleoperation between man and robot. The main objective was to design a vehicle on wheels capable of recognizing and avoiding obstacles, the so called "obstacle avoidance", and designing a serial manipulator capable of taking selected samples appropriately through a computer from an external operator. The onboard electronics consist of an autopilot, ICARO III, and an board Intel Joule 570x, the latter used for aspects of vision. The study was carried out in the ROS environment as regards the part of vision, selecting and verifying the various algorithms appropriately. The system uses the Point Cloud and fuzzy controllers, which we call Orizzonti Fuzzy in this work, to generate the angle of heading. The control system was carried out in the MatlabR© and SimulinkR© environment. On the other hand, the serial manipulator was created using a 3D printer and PID (Proportional-Integral-Derivative) controllers and Closed Loop Inverse Kinematics algorithms were used to validate the direct and inverse kinematics in order to obstain a good control for the in take of the object. The proposed solution is able to manage the two systems through a serial communication. To validate the project, simulations were first carried out and the experiments were developed at the Department of Information Engineering of Pisa.
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