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.

Commercial vehicle safety -- technology and practice in Europe.

Federal Highway Administration, Office of Policy Planning, Office of International Program, Washington, D.C.

Ford Escort GL baseline weight data. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.

Instrumentation for measuring pavement-vehicle interaction. Volume IV: specification sheets, lists of drawings, and sensor wiring schematics. Final report.

Federal Highway Administration, Structures and Applied Mechanics Division, Washington, D.C.

Evaluation of fleet maintenance data as a data source for repairability ratings. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.

Instrumentation for measuring pavement-vehicle interaction. Volume I: system description, operation, calibration and maintenance manual. Final report.

Federal Highway Administration, Structures and Applied Mechanics Division, Washington, D.C.

Instrumentation for measuring pavement-vehicle interaction. Volume III: Kennedy Co. operation and maintenance manual, formatter and digital tape transport. Final report.

Federal Highway Administration, Structures and Applied Mechanics Division, Washington, D.C.

Solid state data acquisition and processing system (SSDAPS). Volume III: description, installation, calibration, and operating procedures. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.

Statistical analyses of commercial vehicle accident factors. Volume II - summary report. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.

Engineering model of future motor vehicles. Volume II: data book. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.

Oldsmobile Omega X-body baseline weight data. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.

Research input for computer simulation of automobile collisions. Volume I: development of data bank. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.

Data base development of automobile and light truck maintenance. Volume I - text and appendixes A-D. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Office of Research and Development, Washington, D.C.