ROB104 · Noções de cinemática e movimento
Sobre o curso
Aprenda a matemática que descreve como os robôs se movem: sistemas de coordenadas e poses, cinemática de tração diferencial e odometria, cinemática direta e inversa de um braço simples e perfis de movimento suaves, praticando em Python e no Webots.
Para quem é
Quem já programa comportamentos básicos de robôs e quer controlar o movimento com precisão, e não por tentativa e erro.
Pré-requisitos
ROB103 (controladores de robô em Python); álgebra do ensino médio e trigonometria básica (seno, cosseno).
O que você será capaz de fazer
- Representar poses de robôs e converter pontos entre sistemas de coordenadas com rotações e translações 2D.
- Calcular as velocidades das rodas de um robô diferencial a partir de um movimento desejado e estimar a pose por odometria com encoders.
- Resolver a cinemática direta e inversa de um braço planar de dois elos e identificar os limites do seu espaço de trabalho.
- Gerar um perfil de velocidade trapezoidal e explicar por que o movimento suave importa.
Aulas
- Aula 1 · Sistemas de coordenadas, poses e transformações
- Aula 2 · Cinemática de robôs móveis e odometria
- Aula 3 · Cinemática de braços e movimento suave
- Aula 4 · Laboratório e atividade
Laboratório: Odometria e cinemática de braço em Python e no Webots
Em Python, você implementa a cinemática direta e inversa de um braço de dois elos e plota seu espaço de trabalho. No Webots, conduz um e-puck por um quadrado de 0,3 m usando a cinemática das rodas, estima a pose pelos encoders e compara sua odometria com a pose real informada por um nó Supervisor para medir o desvio acumulado.
Ferramentas gratuitas: Google Colab ou Python local com NumPy e matplotlib (gratuitos), Webots (gratuito)
Atividade avaliada
Envie o notebook do Colab e o controlador do Webots com logs e gráficos. Informe o erro de posição final da odometria depois de uma e de três voltas no quadrado e explique as fontes do desvio. Mostre o gráfico do espaço de trabalho e um exemplo de cinemática inversa com as duas soluções. Explique num parágrafo como o perfil trapezoidal mudou o movimento em relação a mudanças instantâneas de velocidade.
| Critério | Peso | Como é um trabalho excelente |
|---|---|---|
| Cinemática do braço | 25% | Cinemática direta e inversa estão corretas, as duas soluções são verificadas e o gráfico do espaço de trabalho está certo. |
| Cinemática móvel e odometria | 30% | O cálculo das velocidades das rodas e a atualização da odometria estão corretos e o quadrado é percorrido como especificado. |
| Análise de erro | 25% | O desvio é quantificado ao longo das voltas e suas causas (patinação, arredondamento, parâmetros das rodas) são explicadas. |
| Perfil de movimento e comunicação | 20% | O perfil trapezoidal está implementado e seu efeito é explicado com clareza e evidências. |
Peça de portfólio
Um notebook de cinemática e um controlador do Webots com odometria validada, para usar como referência de controle de movimento.
Próximo passo
Continue com ROB105 · Percepção robótica com visão computacional · 8 horas · R$ 80,00
Conteúdo do curso
ROB104 · Noções de cinemática e movimento (6 h)
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Aula 1 · Sistemas de coordenadas, poses e transformações
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Aula 2 · Cinemática de robôs móveis e odometria
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Aula 3 · Cinemática de braços e movimento suave
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Aula 4 · Laboratório e atividade
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ROB104 Avaliação · Noções de cinemática e movimento
