Integrated architecture for vision-based indoor localization and mapping of a quadrotor micro-air vehicle

Atualmente os sistemas de pilotagem autónoma de quadricópteros estão a ser desenvolvidos de forma a efetuarem navegação em espaços exteriores, onde o sinal de GPS pode ser utilizado para definir waypoints de navegação, modos de position e altitude hold, returning home, entre outros. Contudo, o problema de navegação autónoma em espaços fechados sem que se utilize um sistema de posicionamento global dentro de uma sala, subsiste como um problema desafiante e sem solução fechada. Grande parte das soluções são baseadas em sensores dispendiosos, como o LIDAR ou como sistemas de posicionamento externos (p.ex. Vicon, Optitrack). Algumas destas soluções reservam a capacidade de processamento de dados dos sensores e dos algoritmos mais exigentes para sistemas de computação exteriores ao veículo, o que também retira a componente de autonomia total que se pretende num veículo com estas características. O objetivo desta tese pretende, assim, a preparação de um sistema aéreo não-tripulado de pequeno porte, nomeadamente um quadricóptero, que integre diferentes módulos que lhe permitam simultânea localização e mapeamento em espaços interiores onde o sinal GPS ´e negado, utilizando, para tal, uma câmara RGB-D, em conjunto com outros sensores internos e externos do quadricóptero, integrados num sistema que processa o posicionamento baseado em visão e com o qual se pretende que efectue, num futuro próximo, planeamento de movimento para navegação. O resultado deste trabalho foi uma arquitetura integrada para análise de módulos de localização, mapeamento e navegação, baseada em hardware aberto e barato e frameworks state-of-the-art disponíveis em código aberto. Foi também possível testar parcialmente alguns módulos de localização, sob certas condições de ensaio e certos parâmetros dos algoritmos. A capacidade de mapeamento da framework também foi testada e aprovada. A framework obtida encontra-se pronta para navegação, necessitando apenas de alguns ajustes e testes.

Piloto automático: Sistema de navegação autónoma

Desde o início do crescente interesse na área de robótica que a navegação autónoma se apresenta como um problema de complexa resolução que, por isso, desperta vasto interesse no meio científico. Além disso, as capacidades da navegação autónoma aliadas à robótica permitem o desenvolvimento de variadas aplicações. O objectivo da navegação autónoma é conferir, a um dispositivo motor, capacidade de decisão relativa à locomoção. Para o efeito, utilizam-se sensores, como os sensores IMU, o receptor GPS e os encoders, para fornecer os dados essenciais à navegação. A dificuldade encontra-se no correcto processamento destes sinais uma vez que são susceptíveis a fontes de ruído. Este trabalho apresenta um sistema de navegação autónomo aplicado ao controlo de um robot. Para tal, desenvolveu-se uma aplicação que alberga todo o sistema de localização, navegação e controlo, acrescido de uma interface gráfica, que permite a visualização em mapa da movimentação autónoma do robot. Recorre-se ao Filtro de Kalman como método probabilístico de estimação de posição, em que os sinais dos vários sensores são conjugados e filtrados. Foram realizados vários testes de modo a avaliar a capacidade do robot atingir os pontos traçados e a sua autonomia no seguimento da trajectória pretendida.

Análise do Risco de Fadiga no Mar Aplicação da ferramenta Martha a bordo de uma unidade naval

A segurança da navegação e a diminuição dos acidentes marítimos assumem nos dias de hoje um papel de extrema importância a nível internacional, principalmente por parte da indústria marítima, e é na base desta preocupação que surgem organizações como a International Maritime Organization (IMO). Nesta organização, o estudo do fator humano no domínio marítimo tem tido grandes desenvolvimentos, não só através da regulamentação com também da sensibilização dos vários intervenientes. A fadiga no mar, embora seja um tema usual entre os navegantes, nunca houve uma grande sensibilização neste setor. Um tema que envolve a segurança do pessoal e que apenas recentemente foram elaborados estudos relativamente às suas causas, consequências e sobretudo à sua prevenção. É neste sentido que surge o Project Horizon, promovido pela União Europeia, com o objetivo de investigar os padrões de eficácia de alerta dos elementos responsáveis pela condução e manutenção das plataformas marítimas. Como produto final deste projeto europeu surge um protótipo de uma ferramenta de previsão da fadiga. A ferramenta “MARTHA – maritime alertness”, permite relacionar horas de descanso com horas de trabalho, sustentando a análise contínua do risco de fadiga. Este trabalho de investigação, onde é aplicado um protótipo de uma ferramenta para a previsão da fadiga, a bordo de uma unidade naval da Marinha Portuguesa, tem como objetivo a avaliação do risco da fadiga em diferentes regimes horários de bordo. Para este estudo foram elaborados observações de diferentes regimes horários de bordo, por forma a conseguir uma maior variedade de dados e poder analisar comparativamente o rendimento dos respetivos regimes. Esta pesquisa constitui ainda uma medida de sensibilização para a importância da implementação de políticas de gestão da fadiga a bordo das unidades navais.