Controle em tempo real de robôs através de redes IP

Abstract

Com o intuito de utilizar uma rede com protocolo IP para a implementação de malhas fechadas de controle, este trabalho propõe-se a realizar um estudo da operação de um sistema de controle dinâmico distribuído, comparando-o com a operação de um sistema de controle local convencional. Em geral, a decisão de projetar uma arquitetura de controle distribuído é feita baseada na simplicidade, na redução dos custos e confiabilidade; portanto, um diferencial bastante importante é a utilização da rede IP. O objetivo de uma rede de controle não é transmitir dados digitais, mas dados analógicos amostrados. Assim, métricas usuais em redes de computadores, como quantidade de dados e taxa de transferências, tornam-se secundárias em uma rede de controle. São propostas técnicas para tratar os pacotes que sofrem atrasos e recuperar o desempenho do sistema de controle através da rede IP. A chave para este método é realizar a estimação do conteúdo dos pacotes que sofrem atrasos com base no modelo dinâmico do sistema, mantendo o sistema com um nível adequado de desempenho. O sistema considerado é o controle de um manipulador antropomórfico com dois braços e uma cabeça de visão estéreo totalizando 18 juntas. Os resultados obtidos mostram que se pode recuperar boa parte do desempenho do sistema.

ln order to enable the use of IP networks to implement closed-Ioop control systems, this work compares a distributed control system to its conventional counterpart, which is based on local controI. Usually the option for a distributed control architecture is motivated by simplicity, cost reduction and reliability, hence the use of an IP network. The goal of a control network is not to transmit pure digital data, but to transmit digitized control and sensor signals. Therefore, metrics common in computer networks, such as amount of transfered data and transfer rates, become of little importance. This work proposes a method to compensate for the delays imposed to network packets and to recover the control system performance. The key for this method is to estimate the contents of delayed network packets based on the system dymanic modeI. The example system is an antropormorphic robot with two arms and a stereo vision head. Results show that the system performance can be recovered.