A demanda por recursos naturais (por exemplo, petróleo e gás, minerais, etc.), juntamente com o alto custo e fadiga dos operadores associados à abordagem clássica de teleoperação utilizada pela indústria offshore em Veículos Operados Remotamente (ROVs), traz a necessidade de um maior grau de automação nas tarefas de intervenção. Para atender a esse requisito, os Sistemas de Veículos-Manipuladores Subaquáticos (UVMSs) pretendem ser utilizados de forma autônoma para realizar operações de Inspeção, Manutenção e Reparo (IMR) nos próximos anos. Além disso, há uma demanda crescente por meios alternativos de transporte no ambiente subaquático para auxiliar na construção, mineração em alto mar e manipulação hábil geral, que um único UVMS não pode realizar. Este trabalho tem como foco o controle de movimento e coordenação de UVMSs durante o transporte cooperativo. Entre os desenvolvimentos teóricos, a principal contribuição é a introdução da Metodologia Modular de Controle (MCM) para sistemas multicorpos genéricos, cujas potenciais aplicações em engenharia vão além da classe de problemas que originalmente motivou esta tese. Essa nova metodologia simplifica a síntese do controle com uma abordagem hierárquica, usando controladores padrão para os subsistemas nos níveis mais baixos da hierarquia de controle e impondo os vínculos de modelagem a posteriori. Esta ainda permite realizar a alocação de controle em caso de redundância de atuação e a síntese dos controladores padrão. A MCM também pode ser utilizada para coordenação durante o transporte cooperativo, já que a formação prescrita pode ser tratada como um conjunto de restrições entre os agentes de acordo com a topologia de comunicação estabelecida. As contribuições aqui feitas são testadas através de simulações numéricas em diferentes cenários.

The demand for natural resources (e.g., oil and gas, minerals, etc.), together with the high cost and operators fatigue associated with the classical teleoperation approach used by the offshore industry in Remotely Operated Vehicles (ROVs), brings the need for a higher degree of automation in the intervention tasks. To meet this requirement, the Underwater Vehicle- Manipulator Systems (UVMSs) are intended to be used in an autonomous way to perform Inspection, Maintenance and Repair (IMR) operations in the next fell years. Also, there is an increasing demand for alternative means of transportation in the underwater environment to assist in construction, deep-sea mining and general dexterous manipulation, which a single UVMS cannot perform. This work focuses on the motion control and coordination of UVMSs during cooperative transportation. Among the theoretical developments, the main contribution is the introduction of the Modular Control Methodology (MCM) for general multibody systems, whose potential engineering applications go beyond the class of problems that originally motivated this thesis. This novel methodology simplifies the control synthesis with a hierarchical approach, using standard controllers for the subsystems in the lowest levels of the control hierarchy and enforcing the constraints a posteriori. It also enables control allocation in the case of overactuation and optimal control synthesis. The MCM can also be used for coordination during cooperative transportation, since the prescribed formation can be treated as a set of constraints among the agents according to the established communication topology. The contributions made here are tested through numerical simulations in different scenarios.