Controle Preditivo Distribuído para Manipulação Cooperativa

A introdução de robôs em ambientes de trabalho nos quais humanos e robôs devem trabalhar em proximidade impõe desafios relacionados a estratégias de controle que possibilitem a execução de tarefas de forma coordenada. Isto exige que, tanto as ações dos humanos devam ser levadas em consideração no planejamento das ações locais dos robôs, quanto às ações dos robôs devam ser entendidas pelos humanos. Desta forma, pode-se garantir a execução segura e coordenada de tarefas envolvendo humanos e robôs.

Para permitir que o sistema seja robusto e escalável, de modo que a falha de agentes isolados não comprometa a tarefa e que a complexidade computacional seja tratável em tempo real, exige-se que cada agente possa tomar suas ações de controle baseado apenas em informações locais. Isto caracteriza um sistema de controle distribuído, em contraste com um sistema centralizado de alta carga computacional e de informação. A abordagem a ser utilizada é baseada na estratégia de controle preditivo MPC (Model Predictive Control), que utiliza ferramentas de otimização para obter as ações de controle. Esta abordagem é interessante devido ao fato de considerar as restrições a que os robô estão sujeitos, podendo fazer uso de ferramentas de otimização convexa de rápida implementação computacional.

Pretende-se desenvolver métodos de Controle Preditivo Distribuído, aplicado a tarefas de manipulação cooperativa envolvendo humanos e robôs. O foco da aplicação será dada em tarefas de transporte de cargas com vários manipuladores móveis. As vantagens esperadas incluem a redução da carga computacional, coordenação escalável entre os agentes, com consequente execução das tarefas em menor tempo, além da melhoria da satisfação dos trabalhadores humanos com respeito aos assistentes robóticos. Serão realizados experimentos no laboratório de robótica da Universidade Federal de Alagoas e no laboratório do Grupo de Robótica Interativa localizado no MIT.

Principais objetivos

Desenvolver contribuições nos métodos de controle preditivo distribuído para o controle do movimento de manipuladores robóticos e realização de tarefas no espaço de trabalho;

O método de controle preditivo deve ser capaz de integrar técnicas de predição do movimento humano;

Aplicar os resultados obtidos em problemas de manipulação cooperativa entre humanos e robôs;

Aplicar os resultados num cenário de transporte de cargas com cooperação humano-robô;

Avaliar a percepção do trabalho humano quanto a sua satisfação com a cooperação com os assistentes robóticos, tempo de tarefa, segurança e conforto.