Design of Robust Controllers for Navigation of Drones and Ground Robots in Outdoor Environments Focused on Cargo Transport

Summary: Novas técnicas de controle tornam o uso de robôs, inclusive drones, para içar, transportar, manipular e entregar cargas umasolução atraente em logística. Paralelamente, avanços em algoritmos de percepção e de planejamento de trajetórias permitem anavegação em ambientes desconhecidos, com diversos obstáculos, mesmo a altas velocidades. Porém, devido aos distúrbioscausados pela própria carga ou inerentes ao mundo real (como rajadas de vento), bem como à necessidade de identificar eescolher trajetórias ótimas e livres de obstáculos para o transporte, a maioria dos trabalhos dessas áreas carece de clareza sobrecomo integrar tais avanços em um único sistema.
Nesse contexto, este projeto de pesquisa tem como objetivo desenvolver controladores robustos (por exemplo, controladorespreditivos baseados em modelos e controladores não lineares adaptativos e por modos deslizantes) e, eventualmente, utilizartécnicas de inteligência artificial (aprendizado de máquina, do inglês machine learning), capazes de rejeitar distúrbios e incertezasparamétricas, além de limitar a energia dos sinais de controle. O foco é a navegação em ambientes externos, ou seja, sem a estruturação inerente a um laboratório, daí a importância da capacidade de rejeitar distúrbios e corrigir incertezas paramétricas,ou seja, da robustez.
Esses controladores serão integrados aos sistemas de percepção e planejamento de trajetórias, e os sistemas unificados assim implementados serão validados em experimentos de transporte de carga utilizando drones do tipo quadrimotor, disponíveis na instituição executora, navegando em ambientes externos. As trajetórias utilizadas nos experimentos serão dinamicamente executáveis, respeitando as restrições dos atuadores e os distúrbios, além de serem seguras diante de possíveis obstáculos.
No contexto de transporte autônomo de cargas, também se aplicarão as técnicas desenvolvidas no controle de robôs móveis multiarticulados, visando solucionar desafios de manobrabilidade autônoma em veículos de dinâmica análoga a caminhões bitrem, bastante utilizados em logística terrestre.

Starting date: 01/05/2026
Deadline (months): 36

Participants:

Role	Name
Coordinator *	MARIO SARCINELLI FILHO