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ORCID:  http://orcid.org/0009-0003-6940-0651
Tipo de documento: Trabalho de Conclusão de Curso
Tipo de acceso: Acesso Aberto
Título: Implementação de robô móvel para rastreio de pessoa com visão computacional
Autor: Almeida, Thalles Jonathan Trigueiro de
Primer orientador: Moura, Éder Alves de
Primer miembro de la banca: Lima, Gabriela Vieira
Segundo miembro de la banca: Sousa, Jeovane Vicente de
Tercer miembro de la banca: Muttoni, Leonardo
Resumen: O desenvolvimento de um robô autônomo com a capacidade de rastrear pessoas integra áreas de conhecimento como a visão computacional, sistema de controle e protocolos de comunicação. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo desenvolver e implementar um robô móvel que realiza o rastreio de uma pessoa em ambientes não estruturados. A arquitetura do robô é baseada na unidade de processamento de alto nível, implementada em uma Raspberry Pi, que executa o algoritmo de visão computacional e a lógica de controle; a unidade de processamento de baixo nível, baseada na ESP32, faz interface com o sistema de potência e controla o acionamento dos motores por meio de uma Ponte H; por fim os atu- adores do sistema consistem em dois motores de corrente contínua que são acionados de forma diferencial e independentes. O algoritmo de visão computacional, implementado em Python, processa o fluxo de imagens da captura até a extração das informações necessárias. Ao capturar as imagens são convertidas para matrizes numéricas, por meio das bibliotecas OpenCV e NumPy, para alimentar a rede neural YOLO11 (Ultralytics). Esta, por sua vez, é responsável por realizar a detecção de pessoas e extrair os parâmetros da bounding box da imagem detectada, e utilizam esses valores de coordenada horizontal central e a altura da caixa delimitadora, para respectivamente, realizar a correção de orientação, mantendo o robô alinhado em relação ao alvo e distância estabilizando o robô em uma faixa de repouso. Esses valores são normalizados, e passam pelo processo filtragem estocástica por meio do filtro de Kalman, que realiza a estimação das variáveis, reduzindo ruídos das detecções. As variáveis estimadas são fornecidas para a máquina de estados finitos, onde são definidos os estados de operação do robô. As velocidades são definidas e enviadas via protocolo de comunicação MQTT em rede local, essas informações coordenam o sistema de tração diferencial controlado por uma Ponte H e motores de corrente contínua aplicando técnicas de histerese, zona morta e acionamento intermitente para mitigar o atrito estático e o chattering. Os resultados experimentais mostram a capacidade do robô de manter o rastreamento do alvo com um comportamento estável, operando em tempo necessário para o acompanhamento de uma pessoa enquanto anda pelo ambiente. Este resultado evidencia a viabilidade da integração entre técnicas de visão computacional e controle embarcado em sistemas robóticos móveis autônomos.
Abstract: The development of an autonomous robot capable of tracking people integrates knowledge areas such as computer vision, control systems, and communication protocols. In this con- text, this work aims to develop and implement a mobile robot that performs human tracking in unstructured environments. The robot architecture is based on a high-level processing unit, implemented on a Raspberry Pi, which executes the computer vision algorithm and the control logic; the low-level processing unit, based on the ESP32, interfaces with the power system and controls motor actuation through an H-bridge; finally, the system actuators consist of two direct current motors driven in a differential and independent manner. The computer vision algorithm, developed in Python, processes the image stream from acquisi- tion to the extraction of the required information. Upon acquisition, the images are converted into numerical matrices using the OpenCV and NumPy libraries to feed the YOLO11 (Ultra- lytics) neural network. This network is responsible for detecting people and extracting the parameters of the image bounding box, using the horizontal center coordinate and the height of the bounding box to perform, respectively, orientation correction, keeping the robot aligned with the target, and distance control, stabilizing the robot within a resting range. These values are normalized and undergo stochastic filtering using the Kalman filter, which estimates the variables and reduces detection noise. The estimated variables are then provided to the finite state machine, where the robot’s operational states are defined. The velocities are defined and transmitted via the MQTT communication protocol over a local network; this information coordinates the differential traction system controlled by an H-bridge and direct current motors, applying hysteresis, deadband, and intermittent actuation techniques to mitigate static friction and chattering. The experimental results demonstrate the robot’s ability to maintain target tracking with stable behavior, operating within the required time to follow a person walking through the environment. This result highlights the feasibility of integrating computer vision techniques with embedded control in autonomous mobile robotic systems.
Palabras clave: Robótica móvel
Visão computacional
Rastreamento de pessoas
YOLO
Filtro de Kalman
Área (s) del CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Cita: ALMEIDA, Thalles Jonathan Trigueiro de. Implementação de robô móvel para rastreio de pessoa com visão computacional. 2026. Projeto de Fim de Curso (Graduação em Engenharia Mecatrônica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50358
Fecha de defensa: 17-mar-2026
Aparece en las colecciones:TCC - Engenharia Mecatrônica

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