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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/27532
ORCID: | http://orcid.org/0000-0002-5810-8351 |
Document type: | Tese |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Planejamento de trajetórias para quadricópteros em tarefas de perseguição |
Alternate title (s): | Trajectory planning for quadcopter pursuit games |
Author: | Lima, Gabriela Vieira |
First Advisor: | Morais, Aniel Silva de |
First coorientator: | Lopes, Luís Cláudio Oliveira |
First member of the Committee: | Ramos, Daniel Costa |
Second member of the Committee: | Mattioli, Aline Fernanda Bianco |
Third member of the Committee: | Oliveira, Neusa Maria Franco de |
Summary: | Em uma busca pela realização de tarefas cada vez mais complexas e com alto desempenho, os sistemas autônomos e multiagentes têm despertado o interesse de pesquisadores da área de robótica móvel. Neste contexto, este projeto abrange um sistema autônomo, de tal forma que uma aeronave não tripulada ou um enxame possa realizar operações de perseguição em ambiente tridimensional. Aplicações potenciais deste projeto incluem vigilância e rastreamento em espaços urbanos e ambientes naturais. O sistema supervisório, implementado em uma estação terrestre, é responsável pelo planejamento de trajetórias viáveis para o processo de perseguição. O algoritmo empregado corresponde aos campos potenciais artificiais, sendo que a rota traçada deve garantir que não haja colisões com os obstáculos no espaço de trabalho e nem entre os agentes. Com o intuito de viabilizar o rastreamento das trajetórias, cada aeronave dispõe de uma estrutura de controle em cascata implementada no firmware e de um sistema de comunicação via rádio. As aeronaves utilizadas nos experimentos correspondem ao nano quadricóptero Crazyflie 2.0, que devido às suas dimensões reduzidas é ideal para voos próximos de humanos e operações em ambiente indoor. Este quadricóptero dispõe de uma unidade de medição inercial (IMU), que aliado a um sistema de posicionamento local, possibilita estabelecer a sua posição e orientação no espaço tridimensional. Com base nas estratégias adotadas, foi possível obter soluções para problemas de perseguição em diferentes cenários, sendo considerados ambientes convexos e limitados, operações cooperativas e análises em ambientes estáticos e dinâmicos. Para os ensaios experimentais, o ambiente e seus obstáculos foram previamente mapeados, já que as aeronaves não dispõem de sensores de mapeamento online. |
Abstract: | In order to accomplish increasingly complex tasks with higher performance, the autonomous and multi-agent systems have aroused the interest of researchers of the area of mobile robotics. In this context, this project develops an autonomous system, in such a way that an unmanned aircraft or a swarm can perform pursuit operations in a three-dimensional environment. Potential applications include surveillance and tracking in urban and natural environments. The supervisory system, implemented at a ground station, is responsible for planning viable trajectories for the pursuit process. The algorithm employed corresponds to the potential fields, and the designed route must ensure that there are no collisions with the obstacles in the workspace or between the agents. In order to enable trajectory tracking, each aircraft has a cascade control structure implemented in the firmware and a radio communication system. The aircrafts used in the experiments corresponds to Crazyflie 2.0 nano quadrotor, which due to its small size, is ideal for flights close to humans and indoor operations. This quadrotor has an inertial measurement unit (IMU), which combined with a local positioning system, makes it possible to estimate its position and orientation in three-dimensional space. Based on the strategies adopted, it was possible to obtain solutions to pursuit problems in different scenarios, considering convex and limited environments, cooperative operations and analysis in static and dynamic environments. For the experimental tests, the environment and its obstacles were previously mapped, as the aircraft do not have online mapping sensors. |
Keywords: | Quadricóptero Quadrotor Perseguição Pursuit Campos potenciais artificiais Artificial potential field Sistema de controle Control system Crazyflie 2.0 Crazyflie 2.0 |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica |
Quote: | LIMA, Gabriela Vieira. Planejamento de trajetórias para quadricópteros em tarefas de perseguição. 2019. 115 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2536. |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2536 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/27532 |
Date of defense: | 27-Nov-2019 |
Appears in Collections: | TESE - Engenharia Elétrica |
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