Análise de Desempenho de Controladores de Formação baseados em Espaço Nulo

Abstract

This work deals with the trajectory tracking of a homogeneous formation of three Pioneer 3-DX terrestrial robots. The proposed control system splits the formation in two partial formations of two robots each one, which are associated to virtual structures (a 3D straight line). The variables characterizing the robots and the formation can be treated as two spaces: formation space and robots space. Transformations from one of such spaces to the other allow characterizing the formation from the movement of the robots and vice versa. For validation, null-space controllers manage two conflicting priority tasks: trajectory tracking and formation shape maintenance. Finally, experimental results are used to analyze the performance of the controllers, when subject to different navigation priorities. Resumo: Este trabalho trata do rastreamento de trajetória por uma formação homogênea de três robôs terrestres, modelo Pioneer 3-DX. O sistema de controle proposto divide a formação em duas formações parciais de dois robôs cada uma, cada uma associada a uma estrutura virtual (uma a linha reta 3D). A relação entre os robôs e a formação pode ser tratada como dois espaços distintos: espaço da formação e espaço dos robôs. Transformações de um desses espaços ao outro permitem caracterizar a formação a partir do movimento dos robôs e vice-versa. Para validação, controladores baseados em espaço nulo gerem duas tarefas de prioridades conflitantes: seguimento da trajetória e manutenção da estrutura da formação. Por fim, resultados experimentais são utilizados para analisar o desempenho dos controladores, quando sujeitos a distintas prioridades de navegação.