993 resultados para Autonomous navigation
Resumo:
Mestrado em Engenharia Electrotcnica e de Computadores.
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Esta dissertao aborda o problema de deteco e desvio de obstculos "SAA- Sense And Avoid" em movimento para veculos areos. Em particular apresenta contribuies tendo em vista a obteno de solues para permitir a utilizao de aeronaves no tripuladas em espao areo no segregado e para aplicaes civis. Estas contribuies caracterizam-se por: uma anlise do problema de SAA em \UAV's - Unmmaned Aerial Vehicles\ civis; a definio do conceito e metodologia para o projecto deste tipo de sistemas; uma proposta de \ben- chmarking\ para o sistema SAA caracterizando um conjunto de "datasets\ adequados para a validao de mtodos de deteco; respectiva validao experimental do processo e obteno de "datasets"; a anlise do estado da arte para a deteco de \Dim point features\ ; o projecto de uma arquitectura para uma soluo de SAA incorporando a integrao de compensao de \ego motion" e respectiva validao para um "dataset" recolhido. Tendo em vista a anlise comparativa de diferentes mtodos bem como a validao de solues foi proposta a recolha de um conjunto de \datasets" de informao sensorial e de navegao. Para os mesmos foram definidos um conjunto de experincias e cenrios experimentais. Foi projectado e implementado um setup experimental para a recolha dos \datasets" e realizadas experincias de recolha recorrendo a aeronaves tripuladas. O setup desenvolvido incorpora um sistema inercial de alta preciso, duas cmaras digitais sincronizadas (possibilitando anlise de informa formao stereo) e um receptor GPS. As aeronaves alvo transportam um receptor GPS com logger incorporado permitindo a correlao espacial dos resultados de deteco. Com este sistema foram recolhidos dados referentes a cenrios de aproximao com diferentes trajectrias e condies ambientais bem como incorporando movimento do dispositivo detector. O mtodo proposto foi validado para os datasets recolhidos tendo-se verificado, numa anlise preliminar, a deteco do obstculo (avio ultraleve) em todas as frames para uma distncia inferior a 3 km com taxas de sucesso na ordem dos 95% para distncias entre os 3 e os 4 km. Os resultados apresentados permitem validar a arquitectura proposta para a soluo do problema de SAA em veculos areos autnomos e abrem perspectivas muito promissoras para desenvolvimento futuro com forte impacto tcnico-cientfico bem como scio-economico. A incorporao de informa formao de \ego motion" permite fornecer um forte incremento em termos de desempenho.
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A implementao e venda de robs autnomos tem sido um sector que nos ltimos anos tem adquirido cada vez mais quota no mercado, nomeadamente no sector militar, agrcola e da vigilncia. Como tal, tem sido tambm de grande importncia a capacidade de implementar e testar robs por parte das entidades que os fabricam. Uma das formas que tem garantido o sucesso do desenvolvimento de robs a simulao prvia dos mesmos antes que estes passem a fase de produo. Sendo assim, o LSA como entidade de desenvolvimento de robs autnomos, tem necessidade de adquirir um sistema que simule os robs em desenvolvimento. O trabalho desta tese consiste na realizao de um sistema que simule robs autnomos terrestres de forma que se possa observar o comportamento da cinemtica, dinnica e hardware dos robs em ambiente 3D. Esta aplicao de simulao pode mais tarde ser utilizada pelo laboratrio para testar misses, validar alteraes de estrutura, sensores, etc. Para alm disso, com recurso ao simulador Player/Stage/Gazebo testar o rob LINCE e implementar algoritmos de controlo para o mesmo. Os algoritmos de controlo implementados baseiam-se em primitivas de controlo bsico para serem utilizadas pelo sistema de navegao e gerar trajectrias complexas. Os algoritmos desenvolvidos nesta tese baseiam-se nas equaes cinemticas do veculo estudado. Estes algoritmos depois de testados no simulador, podero ser colocados no Hardware do rob. Desta forma consegue-se desenvolver algoritmos para determinado rob sem que este esteja operacional.
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A navegao e a interpretao do meio envolvente por veculos autnomos em ambientes no estruturados continua a ser um grande desafio na actualidade. Sebastian Thrun, descreve em [Thr02], que o problema do mapeamento em sistemas robticos o da aquisio de um modelo espacial do meio envolvente do rob. Neste contexto, a integrao de sistemas sensoriais em plataformas robticas, que permitam a construo de mapas do mundo que as rodeia de extrema importncia. A informao recolhida desses dados pode ser interpretada, tendo aplicabilidade em tarefas de localizao, navegao e manipulao de objectos. At bem pouco tempo, a generalidade dos sistemas robticos que realizavam tarefas de mapeamento ou Simultaneous Localization And Mapping (SLAM), utilizavam dispositivos do tipo laser rangefinders e cmaras stereo. Estes equipamentos, para alm de serem dispendiosos, fornecem apenas informao bidimensional, recolhidas atravs de cortes transversais 2D, no caso dos rangefinders. O paradigma deste tipo de tecnologia mudou consideravelmente, com o lanamento no mercado de cmaras RGB-D, como a desenvolvida pela PrimeSense TM e o subsequente lanamento da Kinect, pela Microsoft R para a Xbox 360 no final de 2010. A qualidade do sensor de profundidade, dada a natureza de baixo custo e a sua capacidade de aquisio de dados em tempo real, incontornvel, fazendo com que o sensor se tornasse instantaneamente popular entre pesquisadores e entusiastas. Este avano tecnolgico deu origem a vrias ferramentas de desenvolvimento e interaco humana com este tipo de sensor, como por exemplo a Point Cloud Library [RC11] (PCL). Esta ferramenta tem como objectivo fornecer suporte para todos os blocos de construo comuns que uma aplicao 3D necessita, dando especial nfase ao processamento de nuvens de pontos de n dimenses adquiridas a partir de cmaras RGB-D, bem como scanners laser, cmaras Time-of-Flight ou cmaras stereo. Neste contexto, realizada nesta dissertao, a avaliao e comparao de alguns dos mdulos e mtodos constituintes da biblioteca PCL, para a resoluo de problemas inerentes construo e interpretao de mapas, em ambientes indoor no estruturados, utilizando os dados provenientes da Kinect. A partir desta avaliao, proposta uma arquitectura de sistema que sistematiza o registo de nuvens de pontos, correspondentes a vistas parciais do mundo, num modelo global consistente. Os resultados da avaliao realizada biblioteca PCL atestam a sua viabilidade, para a resoluo dos problemas propostos. Prova da sua viabilidade, so os resultados prticos obtidos, da implementao da arquitectura de sistema proposta, que apresenta resultados de desempenho interessantes, como tambm boas perspectivas de integrao deste tipo de conceitos e tecnologia em plataformas robticas desenvolvidas no mbito de projectos do Laboratrio de Sistemas Autnomos (LSA).
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Geostatistics has been successfully used to analyze and characterize the spatial variability of environmental properties. Besides giving estimated values at unsampled locations, it provides a measure of the accuracy of the estimate, which is a significant advantage over traditional methods used to assess pollution. In this work universal block kriging is novelty used to model and map the spatial distribution of salinity measurements gathered by an Autonomous Underwater Vehicle in a sea outfall monitoring campaign, with the aim of distinguishing the effluent plume from the receiving waters, characterizing its spatial variability in the vicinity of the discharge and estimating dilution. The results demonstrate that geostatistical methodology can provide good estimates of the dispersion of effluents that are very valuable in assessing the environmental impact and managing sea outfalls. Moreover, since accurate measurements of the plumes dilution are rare, these studies might be very helpful in the future to validate dispersion models.
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Robotics research in Portugal is increasing every year, but few students embrace it as one of their first choices for study. Until recently, job offers for engineers were plentiful, and those looking for a degree in science and technology would avoid areas considered to be demanding, like robotics. At the undergraduate level, robotics programs are still competing for a place in the classical engineering graduate curricula. Innovative and dynamic Masters programs may offer the solution to this gap. The Masters degree in autonomous systems at the Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP), Porto, Portugal, was designed to provide a solid training in robotics and has been showing interesting results, mainly due to differences in course structure and the context in which students are welcomed to study and work
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Computational Vision stands as the most comprehensive way of knowing the surrounding environment. Accordingly to that, this study aims to present a method to obtain from a common webcam, environment information to guide a mobile differential robot through a path similar to a roadway.
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This thesis aims at addressing the development of autonomous behaviors, for search and exploration with a mini-UAV (Unmanned Aerial Vehicle), or also called MAV (Mini Aerial Vehicle) prototype, in order to gather information in rescue scenarios. The platform used in this work is a four rotor helicopter, known as quad-rotor from the German company Ascending Technologies GmbH, which is later assembled with a on-board processing unit (i.e. a tiny light weight computer) and a on-board sensor suite (i.e. 2D-LIDAR and Ultrasonic Sonar). This work can be divided into two phases. In the first phase an Indoor Position Tracking system was settled in order to obtain the Cartesian coordinates (i.e. X, Y, Z) and orientation (i.e.heading) which provides the relative position and orientation of the platform. The second phase was the design and implementation of medium/high level controllers on each command input in order to autonomously control the aircraft position, which is the first step towards an autonomous hovering flight, and any autonomous behavior (e.g. Landing, Object avoidance, Follow the wall). The main work is carried out in the Laboratory Intelligent Systems for Emergencies and Civil Defense, in collaboration with Dipartimento di Informatica e Sistemistica of Sapienza Univ. of Rome and Istituto Superiore Antincendi of the Italian Firemen Department.
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Dissertao apresentada na Faculdade de Cincias e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obteno do grau de Mestre em Engenharia Electrotcnica
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Computational Vision stands as the most comprehensive way of knowing the surrounding environment. Accordingly to that, this study aims to present a method to obtain from a common webcam, environment information to guide a mobile differential robot through a path similar to a roadway.
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We introduce the notions of equilibrium distribution and time of convergence in discrete non-autonomous graphs. Under some conditions we give an estimate to the convergence time to the equilibrium distribution using the second largest eigenvalue of some matrices associated with the system.
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Dissertao apresentada na Faculdade de Cincias e Engenharia da Universidade Nova de Lisboa para obteno do grau de Mestre em Engenharia Electrotcnica e de Computadores
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Este trabalho visa contribuir para o desenvolvimento de um sistema de viso multi-cmara para determinao da localizao, atitude e seguimento de mltiplos objectos, para ser utilizado na unidade de robtica do INESCTEC, e resulta da necessidade de ter informao externa exacta que sirva de referncia no estudo, caracterizao e desenvolvimento de algoritmos de localizao, navegao e controlo de vrios sistemas autnomos. Com base na caracterizao dos veculos autnomos existentes na unidade de robtica do INESCTEC e na anlise dos seus cenrios de operao, foi efectuado o levantamento de requisitos para o sistema a desenvolver. Foram estudados os fundamentos tericos, necessrios ao desenvolvimento do sistema, em temas relacionados com viso computacional, mtodos de estimao e associao de dados para problemas de seguimento de mltiplos objectos . Foi proposta uma arquitectura para o sistema global que enderea os vrios requisitos identi cados, permitindo a utilizao de mltiplas cmaras e suportando o seguimento de mltiplos objectos, com ou sem marcadores. Foram implementados e validados componentes da arquitectura proposta e integrados num sistema para validao, focando na localizao e seguimento de mltiplos objectos com marcadores luminosos base de Light-Emitting Diodes (LEDs). Nomeadamente, os mdulos para a identi cao dos pontos de interesse na imagem, tcnicas para agrupar os vrios pontos de interesse de cada objecto e efectuar a correspondncia das medidas obtidas pelas vrias cmaras, mtodo para a determinao da posio e atitude dos objectos, ltro para seguimento de mltiplos objectos. Foram realizados testes para validao e a nao do sistema implementado que demonstram que a soluo encontrada vai de encontro aos requisitos, e foram identi cadas as linhas de trabalho para a continuao do desenvolvimento do sistema global.
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The participation of the Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA (Stuttgart, Germany) and the companies User Interface Design GmbH (Ludwigsburg, Germany) plus MLR System GmbH (Ludwigsburg, Germany) enabled the research and findings presented in this paper; we would like to namely mention Birgit Graf and Theo Jacobs (Fraunhofer IPA) furthermore Peter Klein and Christiane Hartmann (User Interface Design GmbH).
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Mestrado em engenharia electrotcnica e de computadores - rea de Especializao de Sistemas Autnomos
