Navegando por Autor "Freitas, Gustavo Medeiros"
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Item Algoritmos evolutivos para solução da cinemática inversa de robôs com até sete graus de liberdade : um estudo da aplicabilidade em processos de mineração.(2020) Farnese, Matheus Alves e; Pessin, Gustavo; Freitas, Gustavo Medeiros; Pessin, Gustavo; Freitas, Gustavo Medeiros; Cocota Júnior, José Alberto Naves; Osório, Fernando SantosO cálculo da cinemática inversa de um manipulador robótico consiste em determinar a posição das juntas do robô de forma que seu efetuador alcance uma posição e orientação definida. Conforme a arquitetura do robô e a pose desejada, o problema pode possuir uma, múltiplas, inúmeras ou até mesmo nenhuma solução. Essa dissertação apresenta o desenvolvimento e aplicação de técnicas de algoritmos genéticos para determinação da cinemática inversa à de um manipulador robótico de até sete graus de liberdade. Buscando melhor desempenho para a aplicação específica, são investigadas diferentes configurações de algoritmos genéticos, considerando os efeitos da população inicial, número de gerações, métodos de seleção, crossover e mutação. São apresentados também os resultados da ponderação da função objetivo do algoritmo genético para melhorar a eficiência energética da movimentação do robô. Para levar o manipulador ate a pose determinada pelo AG é proposto e implementado um controle de trajetória através das velocidades das juntas, calculadas através de um polinômio de quinto grau. Todas as soluções propostas são simuladas em ambientes virtuais utilizando os manipuladores IRB120 e IRB6700. Para validar a solução com 6DoF, os algoritmos desenvolvidos no MatLab são integrados ao RobotStudio. Já as simulações para validação das soluções de 7DoF e o controle de velocidade são realizadas integrando o MatLab ao CoppeliaSim. Por fim, estão apresentados nessa dissertação testes dos resultados alcançados aplicados em um robô real.Item Análise de mobilidade de um dispositivo robótico para inspeção remota de cavidades.(2016) Rocha, Filipe Augusto Santos; Freitas, Gustavo Medeiros; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Freitas, Gustavo Medeiros; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Costa, Ramon Romankevicius; From, Pal JohanEsta dissertação aborda o estudo da mobilidade de dispositivos robóticos que se locomovem sobre terrenos não estruturados. O robô investigado aqui é projetado para a inspeção de cavidades naturais. Este pode utilizar diferentes modos de locomoção, como rodas, rodas tipo estrela, pernas e até configurações híbridas. A comutação entre os modos é possibilitada por um sistema de troca rápida dos mecanismos de locomoção. Métricas são usadas para quantificar o consumo energético, estabilidade, capacidade de transpor obstáculos e velocidade de translação. Um ambiente de simulação é desenvolvido integrando o simulador V-REP, Robot Operating System (ROS) e bibliotecas em Python. É possível comandar os elementos virtuais através do ROS e obter as métricas de mobilidade através das bibliotecas. Diferentes ensaios são propostos para a avaliação do desempenho dos modos. Em especial, um dos ensaios é realizado em ambiente representativo baseado no mapa tridimensional de uma caverna real. Informações são obtidas através do cálculo das métricas propostas. Testes de campo utilizando um protótipo do robô mostram o comportamento do mesmo em diversas situações. Os resultados e comparações obtidos permitem avaliar as características de cada modo de locomoção e inferir as vantagens e desvantagens do uso de cada um. Os códigos implementados são disponibilizados em anexo e em repositórios na internet.Item Aplicação de aprendizado por reforço profundo em uma atividade de pick and place executada por um manipulador robótico de 6 graus de liberdade.(2022) Campos, Felipe Rigueira; Freitas, Gustavo Medeiros; Pessin, Gustavo; Freitas, Gustavo Medeiros; Pessin, Gustavo; Coelho, Bruno Nazário; Perez Imaz, Héctor Ignacio AzpúruaAplicações com robôs autônomos tem desempenhado um papel importante na indústria e na vida cotidiana. Dentre elas, as atividades de manipulação e deslocamento de objetos se destacam pela ampla variedade de possíveis aplicações. Essas atividades em ambientes estáticos conhecidos podem ser implementadas por meio de lógicas previstas pelo desenvolvedor, porém isso pode ser inviável em ambientes dinâmicos. Técnicas de Aprendizado de Máquinas têm procurado substituir a programação pré-definida pelo processo de ensinar o robô como agir, utilizando por exemplo algoritmos de Aprendizado por Reforço (AR). Esta dissertação apresenta a implementação de dois algoritmos de AR, Deep Deterministic Policy Gradient (DDPG) e Proximal Policy Optimization (PPO), para controle de orientação e posição de um manipulador robótico de 6 graus de liberdade (6-DoF). Os resultados foram analisados por meio de gráficos e simulações robóticas no software CoppeliaSim, e demonstram que o DDPG teve uma convergência mais rápida do aprendizado em atividades mais simples, porém se a complexidade do problema aumenta, ele pode não obter um comportamento satisfatório. Já o PPO consegue resolver problemas mais complexos, entretanto limita a taxa de convergência para o melhor resultado a fim de evitar instabilidade no aprendizado.Item Automação de uma perfuratriz para pesquisa mineral.(2018) Miranda, Arthur Reis Lara; Reis, Agnaldo José da Rocha; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Reis, Agnaldo José da Rocha; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Freitas, Gustavo Medeiros; Silva, Sávio Augusto Lopes da; Coelho, Bruno NazárioUma sonda, equipamento utilizado para extrair variáveis físicas remotamente, é utilizada na indústria para pesquisa mineral por meio da extração de testemunhos do solo. Atualmente, esses equipamentos são importados, caros, inadequados às normas Brasileiras e possuem características dispensáveis como, capacidade de operação em temperaturas negativas. Visando a necessidade de desenvolvimento de um produto nacional, compatível com normas de emissão de poluentes e a NR-12, com alta eficiência e baixo consumo de combustível, é proposto um sistema de monitoramento de avanço e controle de rotação para uma sonda hidráulica de grande porte para prospecção mineral. Neste trabalho será monitorada a velocidade de avanço da ferramenta de corte e controlada a velocidade de rotação por meio do controle das pressões do sistema de acordo com a velocidade escolhida pelo operador. Será apresentado um estudo sobre a utilização de sensores para medir avanço e do uso de controladores PI para controle da rotação do motor hidráulico utilizando duas formas de basculamento para o motor hidráulico. O sistema de atuação enviará sinais de comando para os atuadores hidráulicos (como válvulas proporcionais) responsáveis pelo processo de perfuração propriamente dito. Os sistemas propostos foram responsáveis pela redução de custo operacional e aumento de produtividade no campo além de proteger os operadores com a utilização da norma NR-12.Item Desenvolvimento de ferramenta de análise de qualidade de rede sem fio para veículos não tripulados em mina a céu aberto.(2019) Guieiro, Gabriel Arthur; Freitas, Gustavo Medeiros; Garcia, Luis Guilherme Uzeda; Freitas, Gustavo Medeiros; Garcia, Luis Guilherme Uzeda; Vieira, Robson Domingues; Pessin, GustavoO ambiente de mina a céu aberto, tradicionalmente conservador quanto à adoção de novas tecnologias, vive intensa modernização de suas atividades. Dentre as inovações destaca-se a massificação do uso de equipamentos não tripulados principalmente na exploração de minério de ferro. Nos últimos anos, a Vale ampliou o uso dos equipamentos não tripulados - até então limitados as perfuratrizes autónomas e aos tratores teleoperados - com a criação do programa de transporte autônomo, onde caminhões não tripulados operam sem intevenção humana, sob comando de aplicação remota, guiados por sistema de georreferenciamento de alta precisão e que trocam dados via rede de comunicação sem fio. Redes sem fio que atendem as aplicações desta natureza possuem altos requisitos de confiabilidade e demandam uma gestão robusta e eficiente. As tarefas de projetar, implementar e manter uma rede que atenda aos requisitos em um ambiente de mina a céu aberto guarda desafios, pois a topografia é artificialmente modificada a todo tempo, gerando potenciais falhas de comunicação devido à indisponibilidade de cobertura. Neste contexto, faz-se necessário o uso de ferramentas e práticas pelas equipes de gestão e manutenção das redes sem fio, como a realização de constantes site surveys. Este trabalho propõe a criação de ferramenta que automatize a geração desta atividade, considerada laboriosa e de necessidade recorrente devido ao ambiente de constantes mudanças. Os dados provenientes dos diversos site surveys automatizados permitem o cumprimento dos demais objetivos do trabalho: validar o modelo Vale de propagação, utilizado no software MininWIO além de gerar base de dados de características georreferenciadas das operações autônomas da Vale, que alimentara aplicações futuras.Item Desenvolvimento e aplicação de robôs industriais e de serviço em processos de mineração.(2019) Torre, Marcos Paulo; Freitas, Gustavo Medeiros; Souza, Marcone Jamilson Freitas; Freitas, Gustavo Medeiros; Cocota Júnior, José Alberto Naves; Rodrigues, Cristiano Lúcio Cardoso; Pessin, GustavoA mineração é uma atividade tradicional no Brasil e apresenta um enorme potencial para aplicação de sistemas robóticos, apesar de poucos casos práticos e de sucesso serem percebidos atualmente. Nos últimos anos, nota-se uma evolução no grau de automação de processos, aplicações de robótica e sistemas autônomos no setor, motivada pela abrangência do escopo de atuação e pelo alto número de tarefas complexas, repetitivas, ergonomicamente desfavoráveis e insalubres encontradas nos mais variados processos. O objetivo desta pesquisa é o desenvolvimento e aplicações práticas de robôs industriais e de serviço em processos de mineração. Foram abordados três casos de estudo específicos, voltados para a utilização de um braço manipulador em um laboratório de análises de amostras de minério de ferro e o uso de plataformas móveis em atividades de inspeção de equipamentos e espaços confinados. Testes de campo foram realizados para validação dos sistemas, resultando em uma aplicação real e dois protótipos funcionais, com foco em produtividade e boas condições de trabalho.Item Desenvolvimentos e aplicações de dispositivos robóticos em ambientes de mineração : proposta de sistema de vedação para o EspeleoRobô II e ferramenta de remoção de cobertura de borracha para emenda de correias.(2021) Barros, Luiz Guilherme Dias de; Freitas, Gustavo Medeiros; Pritzelwitz, Philip von; Freitas, Gustavo Medeiros; Pritzelwitz, Philip von; Pessin, Gustavo; Becker, MarceloCom o aumento da demanda por segurança nas operações e com a ascensão da robótica imposta pela terceira revolução industrial, os dispositivos robóticos passaram a ser mais comumente empregados para tarefas com riscos expressivos ao trabalhador ou em locais onde a precisão do processo é uma exigência. Na mineração especificamente, dispositivos robóticos móveis têm sido utilizados cada vez com uma maior frequência para inspeção de ativos e locais de difícil acesso e/ou espaços confinados. Em outra frente, a Vale também emprega robôs manipuladores fixos em tarefas como lavagem de caminhões fora de estrada, movimentação de amostras em laboratório, solda de vagões, dentre outros. Estas tarefas contêm particularidades de processo ou esforço elevado para serem realizadas por humanos. Esta dissertação trabalha com as duas frentes citadas, e em uma delas apresenta o desenvolvimento do projeto de vedação de um dispositivo robótico móvel, denominado EspeleoRobô II, a partir da versão I desse mesmo robô, para implementação de um sistema de vedação que permitisse inspeções em locais parcialmente alagados e/ou com lama. Foram realizados testes de campo, que validam a metodologia de vedação proposta e infere ao robô um grau de proteção IP-67. A outra frente apresenta um estudo inicial para implementação de um sistema automatizado para preparação de emenda de correias, especificamente na etapa de remoção da cobertura de borracha da correia, onde uma ferramenta rotativa acoplada a um braço manipulador e posicionada ao lado do transportador realiza a tarefa de corte. Atualmente este processo é manual e expõe o trabalhador a diversos riscos como utilização de materiais cortantes e condições ergonômicas adversas. Para validar a proposta, foi desenvolvida uma bancada de testes instrumentada que simula a tarefa de corte para estimativa dos esforços envolvidos no processo de corte automático. Os resultados apresentados até o momento validam a ferramenta como possível solução aplicável no processo.Item Discontinuity detection in the shield metal arc welding process.(2017) Cocota Júnior, José Alberto Naves; Garcia, Gabriel Carvalho; Costa, Adilson Rodrigues da; Lima, Milton Sérgio Fernandes de; Rocha, Filipe Augusto Santos; Freitas, Gustavo MedeirosThis work proposes a new methodology for the detection of discontinuities in the weld bead applied in Shielded Metal ArcWelding (SMAW) processes. The detection system is based on two sensors—a microphone and piezoelectric—that acquire acoustic emissions generated during the welding. The feature vectors extracted from the sensor dataset are used to construct classifier models. The approaches based on Artificial Neural Network (ANN) and Support Vector Machine (SVM) classifiers are able to identify with a high accuracy the three proposed weld bead classes: desirable weld bead, shrinkage cavity and burn through discontinuities. Experimental results illustrate the system’s high accuracy, greater than 90% for each class. A novel Hierarchical Support Vector Machine (HSVM) structure is proposed to make feasible the use of this system in industrial environments. This approach presented 96.6% overall accuracy. Given the simplicity of the equipment involved, this system can be applied in the metal transformation industries.Item Estudo prospectivo e testes de conceito para a programação de equipamentos autônomos aplicados à navegação e manipulação no carregamento de explosivos.(2018) Ferreira, Jhony Alan Tavares; Freitas, Gustavo Medeiros; Freitas, Gustavo Medeiros; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Reis, Agnaldo José da Rocha; Coelho, Bruno NazárioO desenvolvimento de tecnologias aplicadas à mineração tem crescido signi cativamente nos últimos anos. Para as mineradoras, a adoção de novas tecnologias em automa- ção e operação remota representa uma grande oportunidade para ganhos em produtividade e segurança. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma solução integrada para navegação e manipulação autônomas que pode ser utilizada em processos de mineração. A solução proposta é validada através de simulações e testes reais; a aplicação alvo escolhida foi o carregamento autônomo de explosivos. Essa aplicação pode reduzir e até eliminar os riscos a que os operadores estão expostos em ambientes como área de desmonte com presença de explosivos. Para validação experimental foram utilizados uma plataforma móvel de porte médio com um braço robótico acoplado. O teste de conceito proposto consiste em 3 etapas - navegação autônoma, processamento de imagens e manipulação - para emular um carregamento autônomo de explosivos em laboratório.Item Evaluation of the effects of user profile and interface characteristics on performance during robotic teleoperation.(2018) Fidêncio, Aline Xavier; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Freitas, Gustavo Medeiros; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Freitas, Gustavo Medeiros; Reis, Agnaldo José da Rocha; Pinto, Paulo RaimundoIn the mining industry, operator safety has always been a crucial point, and therefore demands attention. In addition, given the high investments made in the enterprise, the search for a consistent and e cient production process is also relevant. To increase productivity and safety, teleoperation techniques can be used to allow the operator to be removed from the risk areas and operate the equipment from a safe distance. The work presented in this master's thesis was developed at the Instituto Tecnológico Vale (ITV) as a part of a broader project that aims the development of a conceptual framework that enables the analysis and validation of the application of teleoperation techniques in mining equipment. These equipment could be either used for exploration, engineering or extraction. More speci cally, this framework will permit the analysis of relevant information for teleoperation. This work represents the initial step taken, which comprises the execution of proof-of-concept tests in laboratory using a robotic system. Di erent teleoperation interfaces schemes consisting of video and haptic devices are analyzed under di erent aspects and the user point of view is taken into account. The goal is to analyze the e ects of the force feedback and of di erent visual feedback during teleoperation and to evaluate which prede ned users characteristics can contribute to better performance during teleoperation. Experimental tests were performed using a commercial mobile robotic platform Seekur Jr and teleoperation interfaces consisting of the haptic devices Novint Falcon and Geomagic Touch. This platform can be programmed in such a way that it operates emulating a mining equipment. For practical application-oriented tests, di erent operations from a mining process can be used as application of study (e.g. explosive charging or excavators operations). For the purposes of this work, interfaces for the control of the robotic platform locomotion were analyzed. In order to evaluate the in uence of interface characteristics and users pro le on performance during teleoperation two experiments were conducted. The experiments consisted of guiding the robotic platform in a scenario containing obstacles, using the di erent interfaces. In this work, delays in communication during teleoperation were not addressed. Results show that the use of force feedback e ectively contributes for better performances in term of task execution time, number of collisions with obstacles and task completion in teleoperation activities. Moreover, additional visual information, such as the environment map, can also increase perception of obstacles.Item Identificação de estradas para direção assistida de caminhões operando em condições climáticas adversas no ambiente da mineração.(2018) Resende, Gilberto Domingues de; Bianchi, Andrea Gomes Campos; Freitas, Gustavo Medeiros; Pessin, Gustavo; Gomes, Ana Cláudia da Silva; Freitas, Gustavo Medeiros; Bianchi, Andrea Gomes CamposOs processos de transporte de minério, realizado por caminhões fora de estrada, estão sujeitos, constantemente, a condições climáticas adversas, como neblina, chuva intensa e poeira, que impedem a operação segura no ambiente da mineração. Nesse sentido, a criação de um sistema de direção assistida, que auxilie os operadores nessas condições, é de grande valia para melhorar a utilização desses equipamentos. Essa pesquisa aplicada visa colaborar na implantação desse sistema, desenvolvendo códigos de processamento de imagens, no software Matlab, que realizam a fusão de imagens RGB e térmica visando criar uma imagem combinada, que contribui na identificação da cena contida em um ambiente de mineração sob condições climáticas adversas. A fusão das imagens é realizada utilizando a técnica Alpha Compositing, pela combinação da cor translúcida do primeiro plano com uma cor de fundo, produzindo assim uma nova cor combinada que é armazenada em um novo canal de cores. Além da fusão das imagens, os códigos identificam o ponto de fuga das estradas e seus limites, para posteriormente segmentar a imagem e identificar a área transitável pelos caminhões que operam no ambiente da mineração. O ponto de fuga é identificado através do cálculo do valor esperado da amostra de pontos definidos pelas interseções das bordas retas identificadas nas imagens. A área transitável é identificada por técnica que une, através de uma média ponderada, quatro métodos distintos, sendo eles: segmentação por superpixel, limiar de histogramas de cores, triângulo do ponto de fuga e distribuição normal multivariada. Após a definição do algoritmo para segmentação da área transitável da estrada em imagens é possível trabalhar com vídeos processando cada quadro (frame) individualmente, o que simula a situação operacional real dos caminhões. Os resultados alcançados demostram que a fusão de imagens obteve resultados 26% melhores se comparado ao processamento individual de imagens RGB e térmicas e foi possível identificar corretamente a estrada em mais de 65% das imagens e quadros de vídeos. Esperase, ao final da implantação de um sistema como esse, melhorar a segurança operacional e aumentar a produtividade, indicadores almejados por todas as mineradoras.Item Implementação e avaliação de técnicas de odometria aplicadas a um dispositivo robótico móvel.(2019) Cota, Eduardo; Freitas, Gustavo Medeiros; Freitas, Gustavo Medeiros; Cocota Júnior, José Alberto Naves; Martins, Renato José; Pessin, GustavoO EspeleoRobô é uma plataforma robótica móvel projetada para realizar inspeção, monitoramento e mapeamento de cavidades naturais ao redor de áreas de mineração. O dispositivo tem sido utilizado não somente para este fim, mas também para diversas atividades em ambientes que ofereçam dificuldades ou riscos a realização por humanos, como dutos e galerias de barragens. Para melhorar a qualidade das operações com o robô, um sistema que calcule a distância total percorrida se faz necessário. Neste contexto, considerando que não há sinal GPS disponível nos locais de operação, este trabalho implementa e avalia técnicas de odometria utilizando abordagens com pacotes do ROS (Robot Operating System) e diferentes sensores incluindo encoders, câmera RGB-D, sensor LiDAR e unidade de medição inercial (IMU), para estimar o deslocamento do dispositivo robótico. Câmeras Vicon foram empregadas para capturar os movimentos definindo o ground truth com o intuito de avaliar os resultados obtidos. Os testes foram realizados em laboratório e o desempenho de cada técnica foi analisado visando encontrar o método mais apropriado e eficaz para a aplicação proposta.Item Inspeção robótica de tubulações : dispositivo de baixo custo e sistema de navegação.(2023) Thiago Filho, Alexandre Magno de S.; Freitas, Gustavo Medeiros; Perez Imaz, Héctor Ignacio Azpúrua; Freitas, Gustavo Medeiros; Pessin, Gustavo; Becker, Marcelo; Medeiros, Vivian SuzanoA inspeção de tubulações de pequenos diâmetros é uma atividade comum na indústria e desempenha um papel fundamental na garantia do fluxo eficiente de materiais. Problemas como obstruções, rachaduras e descontinuidades podem prejudicar a capacidade de transporte, tornando necessário realizar inspeções regulares em sistemas industriais. O Instituto Tecnológico Vale (ITV) propõe uma plataforma robótica para a inspeção de tubulações com um diâmetro a partir de 14 polegadas. Este dispositivo é fabricado principalmente com materiais de baixo custo, incluindo peças de polímero produzidas por meio de impressão 3D. A locomoção do robô é garantida por esteiras ajustáveis, capazes de se adaptar a diferentes condições de tubulação. O robô utiliza câmeras e diversos sensores para identificar possíveis anomalias. O software do robô é desenvolvido com base no ROS, tornando mais fácil a incorporação de funcionalidades autônomas. Esta dissertação fornece detalhes sobre a criação da plataforma robótica e apresenta resultados que abordam o projeto mecânico, eletrônico e o software incorporado no robô. Além disso, o documento descreve a implementação de um sistema de navegação autônomo que utiliza máquinas de estados e controle com base em campos vetoriais artificiais, projetados para seguir paredes e navegar no centro de corredores. Por fim, simulações e experimentos de campo realizados com o dispositivo robótico demonstram um grande potencial de uso para a realização de inspeções.Item Investigação e simulação de sistema robótico para automatização da emenda de correias transportadoras.(2021) Santos, Luan Fernandes; Freitas, Gustavo Medeiros; Pritzelwitz, Philip von; Freitas, Gustavo Medeiros; Pritzelwitz, Philip von; Pessin, Gustavo; Battistel, Andrei Giordano de HolandaAs companhias mineradoras investem cada vez mais em automatização da produção, das minas aos terminais de exportação. Os transportadores de correia são amplamente utilizados para o transporte de minério, garantindo versatilidade e fluxo na produção. Apesar dos baixos custos operacionais, as intervenções para manutenção nos transportadores são constantes, com destaque para a emenda vulcanizada de correias, um complexo procedimento manual de longa duração. Como parte de um projeto da Vale para aumentar o nível de automatização da emenda de correias transportadoras, este trabalho estuda a aplicação de sistemas robóticos na execução do processo, visando aumentar os padrões de segurança e qualidade. Inicialmente foram escolhidas algumas etapas do procedimento de emenda a serem automatizadas: o mapeamento de parâmetros internos e externos da correia e a remoção da camada superior de borracha. A investigação é baseada no controle de manipuladores robóticos para a execução dessas tarefas. Estratégias de controle de seguimento de trajetórias são desenvolvidas a partir do modelo cinemático do sistema robótico. A solução está sendo desenvolvida com a ajuda de um ambiente virtual de simulação, mais duas bancadas de teste montadas para verificar a viabilidade da utilização do braço manipulador industrial, sistema de instrumentação e ferramenta de corte de borracha. A validação conceitual e experimental destas etapas corresponde ao primeiro passo para automatizar o processo de emenda de correias.Item Investigação e verificação experimental de um sistema robotizado para emenda de correias transportadoras.(2020) Rodrigues, Guilherme Brito; Freitas, Gustavo Medeiros; Freitas, Gustavo Medeiros; Pritzelwitz, Philip von; Cocota Júnior, José Alberto Naves; Battistel, Andrei Giordano de HolandaOs transportadores de correia (TCs) desempenham papel fundamental no transporte de materiais sólidos, apresentando vantagens como baixo custo de operação e segurança de aplicação em diferentes aplicações, incluindo processos de mineração. Devido ao intenso uso, estas estruturas necessitam de manutenção rotineira. A manutenção dos trechos desgastados da correia demanda um tempo considerável, além de apresentar riscos operacionais aos trabalhadores. Diante disso, esta dissertação propõe o estudo de uma solução robotizada com a finalidade de aumentar a automatização do processo de emenda de correias. Inicialmente foram escolhidas algumas etapas do procedimento de emenda a serem automatizadas: o mapeamento de parâmetros internos e externos da correia, além da realização de marcações de referência. As dimensões da correia são obtidas através de triangulação óptica, utilizando um laser linear verde mais uma webcam acoplados ao robô. Já a posição dos cabos de aço dentro da correia é determinada utilizando um sensor indutivo. Testes de conceito para validar as etapas da solução proposta são realizados com auxílio de um ambiente virtual de simulação por meio do desenvolvimento de um gêmeo digital no CoppeliaSim que simula as condições da área operacional onde são realizadas as emendas. As atividades realizadas no simulador são testadas em bancada utilizando um braço manipulador ABB IRB120 e ferramentas de instrumentação e marcação para modelar a correia e fazer indicações de referência. Todo o sistema foi implementado utilizando o Robot Operating System(ROS), e o comando dos manipuladores robóticos utilizando ferramentas do ROS Industrial, MoveIt! e a biblioteca de planejamento de caminhos Descartes Path Planning.Item Localização de robôs móveis por meio de fluxo ótico e fusão sensorial em ambientes de mineração.(2022) Domingues, Jacó Dias; Pessin, Gustavo; Freitas, Gustavo Medeiros; Perez Imaz, Héctor Ignacio Azpúrua; Pessin, Gustavo; Freitas, Gustavo Medeiros; Perez Imaz, Héctor Ignacio Azpúrua; Verri, Filipe Alves Neto; Osório, Fernando SantosAtualmente, veículos autônomos, em mineração a céu aberto, usam GNSS para localização. Devido a fenômenos atmosféricos, o sinal GNSS pode tornar-se instável, podendo fazer com que equipamentos autônomos parem seus movimentos, diminuindo assim a produtividade da mina. Esta dissertação propõe métodos para estimar a localização 2D de veículos terrestres através do fluxo óptico de imagens de uma câmera apontada para o chão, IMU e encoders de rodas, com foco nos ambientes de mineração. A utilização de uma câmera voltada para o solo é mais robusta a partículas no ar, como neblina e poeira, do que as técnicas que utilizam sensores voltados para o horizonte. Analisamos cinco implementações para localização: (1) usando encoders de roda, (2) um método visual, (3) usando a orientação IMU e deslocamento linear por informação visual, (4) obtido pela fusão de dados de encoders de roda e IMU usando Filtro Kalman Estendido (EKF), e (5) EKF usando dados visuais, encoders e IMU. Testes são feitos em ambientes semelhantes a minas em simulação e em experimentos de campo. As simulações são implementadas no software CoppeliaSim e faz uso de texturas realistas. Nos experimentos de campo, usamos um robô móvel equipado com uma câmera, IMU e receptor GNSS com correção RTK, o qual consideramos a posição real do robô (ground truth). Os resultados mostram que os métodos propostos são promissores, porém com o tempo o erro na localização cresce acima do limiar permitido.Item Mapeamento automatizado de gases com robôs.(2023) Sathler, Mauricio Souza; Pessin, Gustavo; Saboia, Maíra; Pessin, Gustavo; Freitas, Gustavo Medeiros; Perez Imaz, Héctor Ignacio AzpúruaAs operações de inspeção são fundamentais para assegurar a segurança operacional na industria de mineração. Quando realizados em ambientes confinados, esses processos exigem atenção devido aos vários riscos envolvidos, incluindo a presença de gases nocivos e a falta de oxigenio. A presente dissertação compara diferentes modelos de entrada e arquiteturas de redes para o Deep Q Learning (DQN), uma tecnica de aprendizado profundo por reforço. Isso inclui camadas totalmente conectadas, camadas convolucionais e convoluções consolidadas na literatura. O objetivo da dissertação e realizar o rastreamento de dióxido de carbono, configurando diferentes plumas em varios ambientes simulados, utilizando robôs môveis. Além das configurações necessarias para a simulação de uma pluma de gás, a dissertação detalha as configurações, parametros e arquitetura da rede de aprendizado profundo utilizada. Os resultados obtidos em ambientes simulados representativos demonstram a viabilidade da tecnica proposta, abrindo caminho para futuras aplicações com robõs reais.Item A novel low-cost instrumentation system for measuring the water content and apparent electrical conductivity of soils.(2015) Rêgo Segundo, Alan Kardek; Martins, José Helvecio; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Oliveira, Rubens Alves de; Freitas, Gustavo MedeirosThe scarcity of drinking water affects various regions of the planet. Although climate change is responsible for the water availability, humanity plays an important role in preserving this precious natural resource. In case of negligence, the likely trend is to increase the demand and the depletion of water resources due to the increasing world population. This paper addresses the development, design and construction of a low cost system for measuring soil volumetric water content (θ), electrical conductivity (σ) and temperature (T), in order to optimize the use of water, energy and fertilizer in food production. Different from the existing measurement instruments commonly deployed in these applications, the proposed system uses an auto-balancing bridge circuit as measurement method. The proposed models to estimate θ and σ and correct them in function of T are compared to the ones reported in literature. The final prototype corresponds to a simple circuit connected to a pair of electrode probes, and presents high accuracy, high signal to noise ratio, fast response, and immunity to stray capacitance. The instrument calibration is based on salt solutions with known dielectric constant and electrical conductivity as reference. Experiments measuring clay and sandy soils demonstrate the satisfactory performance of the instrument.Item Novo procedimento para inspeção de rolos de transportadores de correia utilizando um dispositivo robótico.(2019) Garcia, Gabriel Carvalho; Freitas, Gustavo Medeiros; Sinatora, Amilton; Freitas, Gustavo Medeiros; Pessin, Gustavo; Costa, Ramon Romankevicius; Lizarralde, Fernando CésarOs transportadores de correia (TCs) desempenham um papel importante no transporte de materiais em diferentes indústrias. Particularmente, a sua utilização em processos de mineração é extensa e vital para a operação desta indústria. Dessa forma, a inspeção dos componentes de transportadores de correias, como os rolos, é uma tarefa fundamental para garantir o correto funcionamento do equipamento. Visando apresentar uma solução efetiva para inspeção de transportadores de correias, é proposta uma metodologia de inspeção utilizando um dispositivo robótico composto por uma plataforma móvel capaz de se mover em diferentes terrenos, transpor obstáculos e subir e descer escadas com diferentes inclinações; um manipulador robótico; e um conjunto de sensores. A metodologia proposta retira os operadores das áreas de risco e fornece informações mais precisas do estado do equipamento. Além disso, a implementação do sistema não exige nenhuma modificação da estrutura existente dos TCs. Uma série de testes de campo preliminares validam o conceito proposto para operações no ambiente da mineração e permitem analisar a capacidade de inspeção do sistema. Para realizar uma inspeção efetiva é desenvolvida uma estratégia de controle cinemático de corpo completo para seguimento de trajetória. Com base no modelo cinemático do conceito do robô proposto, é apresentado um método de controle para comandar tanto a plataforma móvel quanto o manipulador robótico, considerando o dispositivo como um sistema de corpo completo. Tal método utiliza um controlador do tipo feed-forward em conjunto com linearização entrada/saída por feedback, responsável por lidar com as restrições não-holonômicas da plataforma móvel. A estratégia é validada por meio de simulações utilizando ROS e V-REP.Item Planejamento de caminhos e exploração para robôs móveis com base na intensidade do sinal de rádio.(2023) Cid, André Luiz Maciel; Freitas, Gustavo Medeiros; Perez Imaz, Héctor Ignacio Azpúrua; Pessin, Gustavo; Freitas, Gustavo Medeiros; Pessin, Gustavo; Silva, Pedro Henrique Gomes da; Pimenta, Luciano Cunha de AraújoA comunicação é uma das áreas mais críticas em operações de robôs. Manter uma conexão constante entre robô e base é essencial para que as operações funcionem como esperado, reduzindo o risco de acidentes e a necessidade de resgatar o robô. Para sistemas de comunicação sem fio, o risco de perda de comunicação é ainda maior. Assim, a proposta desta dissertação consiste em um sistema de navegação que permita que um robô móvel navegue em um ambiente maximizando a potência do sinal de rádio sem os dados do sinal previamente disponíveis. Para isso, é desenvolvido um planejador que gere caminhos que maximizem a potência total do sinal de rádio entre dois pontos de um mapa de ocupação. O cálculo do caminho ótimo é realizado com o algoritmo bidirecional de Dijkstra em um grafo construído usando as informações do mapa da potência do sinal de rádio, gerado por meio da interpolação e estimação dos sinais de rádio medidos pelo robô. Simulações e experimentos com o EspeleoRobô são realizados a fim de verificar a eficácia do mapeamento do sinal de rádio, planejamento de caminhos e do sistema de navegação. Os resultados desses testes demonstram a eficiência do sistema de navegação para desviar de áreas com baixa potência do sinal de rádio e, consequentemente, melhorar a comunicação. Durante os experimentos o planejador de caminhos possibilitou um aumento de no mínimo 22% da média da potência do sinal de rádio em todos os caminhos.