Controle não linear de posição e supervisão para robô móvel diferencial de duas rodas por meio de visão computacional

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um robô móvel diferencial autônomo, integrando modelagem dinâmica, cinemática, sistemas de controle e visão computacional. O projeto visa a construção de uma plataforma de baixo custo e elevada flexibilidade, capaz de receber comandos de velocidade e posição, além de executar trajetórias de forma autônoma em ambientes internos. Para o controle da velocidade das rodas, foram implementados controladores PID discretos embarcados em uma placa ESP32, em cascata com um controlador não linear para a cinemática do sistema. A estimativa da posição do robô foi realizada a partir da detecção de cores específicas no ambiente utilizando a biblioteca OpenCV. A comunicação entre o robô e o sistema de supervisão foi estabelecida inicialmente via bluetooth e, posteriormente, expandida por meio do protocolo MQTT, permitindo a integração com um dashboard desenvolvido no Node-RED. Essa solução proporcionou a visualização em tempo real de variáveis operacionais e o envio de referências de controle. Durante o desenvolvimento, destacaram-se desafios relacionados à calibração dos sistemas de visão, estabilidade dos laços de controle e robustez da comunicação sem fio. Os resultados obtidos demonstraram a viabilidade da abordagem proposta, validando a utilização de marcas visuais para navegação, a eficácia do controle digital implementado e a eficiência da supervisão remota. Este trabalho contribui para o avanço de sistemas robóticos móveis voltados para ensino e pesquisa, consolidando a aplicação prática de conceitos de controle, supervisão e processamento de imagens.