Interface Homem Máquina com Uso de IMU para Telecomando Intuitivo de Manipulador Robótico Aéreo com Controle Desacoplado
Acelerômetro; Braço Robótico; Filtro de Kalman; Manipulador Móvel, Sensores Inerciais; Radiofrequência.
Opresente trabalho tem como objetivo projetar e testar o controle para um manipulador robótico aéreo, composto por um braço robótico com múltiplos graus de liberdade instalado em uma plataforma aérea, do tipo quadricóptero, e propor uma forma mais intuitiva de realizar os comandos de controle permitindo que apenas um operador controle o conjunto completo. O projeto investigou diferentes estratégias para rastrear a movimentação espacial de sensores inerciais acoplados membros superiores de um ser humano, comparando a integração direta de acelerações com a estimativa geométrica baseada nos ângulos de Euler. Inicialmente, foi implementado um sistema completo de fusão sensorial empregando o filtro de Kalman, correções de Zero Velocity Update, filtros passa-baixa e compensação de viés dos sensores. A posição foi obtida pela dupla integração das acelerações previamente rotacionadas para o referencial inercial, considerando ainda matrizes de rotação, calibração inicial e limites adaptativos de ruído. Paralelamente, utilizou-se a própria cinemática do movimento do braço, onde o sensor descreve aproximadamente um arco de circunferência com raio fixo, permitindo estimar as componentes lineares de posição em x e z por meio de funções trigonométricas aplicadas aos ângulos relativos de yaw e roll, esses dados são usados para definir os ângulos de junta do braço robótico. Terminada a fase de estimação de posição, o dispositivo vestível desenvolvido deverá enviar o setpoint para o braço robótico (os comandos para a movimentação do braço são convertidos em ângulos de junta usando cinemática inversa) e para o VANT de forma desacoplada via radiofrequência (LoRa). O manipulador robótico aéreo também será projetado, modelado em software CAD e confeccionado para testes.