Cloud4AuRoRA: an open and interactive framework for UAV simulation

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Fagundes Junior, Leonardo Alves
• Orientador(a): Brandão, Alexandre Santos
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Programa de Pós-Graduação: Ciência da Computação
• Área do conhecimento CNPq: Ciência da Computação
• Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/30492; https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2022.538

Para verificar soluções antes de implementá-las em um robô, roboticistas e desenvolvedores precisam de uma plataforma de experimentação que reproduza com precisão o ambiente do mundo real, bem como as interações físicas do robô com esse ambiente. Através de simulação, eles podem avaliar o desempenho do robô em termos de localização, planejamento e controle de movimento. Nos últimos dez anos, a maior parte dos progressos em robótica desenvolvidos na academia foi feita usando softwares bem conhecidos, tais como MATLAB/Simulink, Robot Operating System (ROS), Copelia Sim e Gazebo. Entretanto, aprender a usar e programar estas plataformas pode ser um desaĄo para os estudantes. Contudo, o corpo atual de literatura não fornece estruturas abrangentes que permitam abordar adequadamente esta questão em conjunto com o aprendizado sobre modelagem (cinemática e dinâmica) e controle do veículo aéreo não-tripulado (VANT) para realizar diferentes tipos de missões. Esta dissertação apresenta uma ferramenta de simulação de VANTs para aprendizagem de robótica na plataforma Google Cloud, para o desenvolvimento de estratégias de controle, ajuste de parâmetros e avaliação em diferentes tipos de tarefas, tais como posicionamento, planejamento de caminhos, rastreamento de trajetórias e cooperação entre robôs. A estrutura proposta, denominada cloud4AuRoRA, também pode contribuir com avanços na pesquisa cientíĄca em robótica aérea, especiĄcamente em controle e navegação de UAV, e aplicações de aprendizagem de máquinas. Seguindo a estrutura da plataforma AuRoRA, desenvolvida em MATLAB, a abordagem aqui proposta mescla modelagem e controle de robôs usando C/C++, e armazenamento e exibição dos dados usando Python. A estrutura proposta destina-se a facilitar o desenvolvimento e validação de estudos em robótica aérea para estudantes e pesquisadores, melhorando os resultados e o tempo de desenvolvimento da prova de conceito, assistida pelo alto desempenho computacional fornecido pelo Google Colaboratory. A cloud4AuRoRA apresentou melhoria de desempenho em 70 vezes, comparado ao MATLAB ao executar a mesma rotina. Por Ąm, vale ressaltar que a could4AuRoRA é adaptável para implementação em ambiente de GPU, mediante modiĄcações no código principal da plataforma. Palavras-chave: Robótica Aérea. Simulação na Nuvem. Google Colaboratory. Modelagem e Controle. Tecnologia de Aprendizagem. Avaliação do Aprendizado.