Uma plataforma para suporte à navegação autônoma de veículos aéreos de pás rotativas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2013
Autor(a) principal: Pizetta, Igor Henrique Beloti
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Espírito Santo
BR
Mestrado em Engenharia Elétrica
Centro Tecnológico
UFES
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9638
Resumo: This M.Sc. Thesis has the objective of creating a platform to support the test of simulated and real autonomous flights, using high level controllers for miniature aerial vehicles of the class helicopter. Such platform is designed for use with commercial miniature helicopters and embeds the instrumentation necessary for flying autonomously. Aiming at this, an inertial sensor, an ultrasonic sensor, a barometric sensor and a GPS receptor were integrated to the vehicle. Besides, an electronic board specific to actuate over the servomotors of the helicopter, and to get the data delivered by the onboard sensors the aircraft as well, referred to as the AuRoRa Board, was designed and manufactured. Such board reads all the commands coming from the radio control and the signals coming from the high level controller responsible for the autonomous navigation of the vehicle. The selection of the signal that will actuate over the servos is performed by the operator through the radio controller, for security reasons (manual operation disables the autonomous operation when activated by the operator). In this work it was also used a low level stabilizer, called Helicommand, whose objective is to estabilize the helicopter hovering in its current position, to make easier the control of its navigation and, in the event of communication loss, to keep the helicopter stabilized until either recovering the communication or a human operator takes the vehicle control via radio. It was also implemented a high level Hardware-in-the-Loop platform, called AuRoRa Platform, capable of running simulations and real experiments, these last ones using the AuRoRa Board to actuate over the servomotors of the vehicle. In such platform one can choose among various aircrafts, amongst which are the quadrotors and the miniature helicopters T-REX 450 and T-REX 600 (these two last ones were the aircrafts dealt with in this Thesis). The platform is also capable of supporting various communication channels, like serial, Bluetooth and UDP (User Datagram Protocol), besides accepting different controllers and vehicle models. The platform presents a decentralized characteristic: to avoid overloading a single computer with the control signals synthesis and the online exhibition of the flight data one can distribute certain tasks (e. g., online exhibition of flight data) to another computer, using a UDP communication channel.
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Such board reads all the commands coming from the radio control and the signals coming from the high level controller responsible for the autonomous navigation of the vehicle. The selection of the signal that will actuate over the servos is performed by the operator through the radio controller, for security reasons (manual operation disables the autonomous operation when activated by the operator). In this work it was also used a low level stabilizer, called Helicommand, whose objective is to estabilize the helicopter hovering in its current position, to make easier the control of its navigation and, in the event of communication loss, to keep the helicopter stabilized until either recovering the communication or a human operator takes the vehicle control via radio. It was also implemented a high level Hardware-in-the-Loop platform, called AuRoRa Platform, capable of running simulations and real experiments, these last ones using the AuRoRa Board to actuate over the servomotors of the vehicle. In such platform one can choose among various aircrafts, amongst which are the quadrotors and the miniature helicopters T-REX 450 and T-REX 600 (these two last ones were the aircrafts dealt with in this Thesis). The platform is also capable of supporting various communication channels, like serial, Bluetooth and UDP (User Datagram Protocol), besides accepting different controllers and vehicle models. The platform presents a decentralized characteristic: to avoid overloading a single computer with the control signals synthesis and the online exhibition of the flight data one can distribute certain tasks (e. g., online exhibition of flight data) to another computer, using a UDP communication channel.Esta Dissertação de Mestrado tem por objetivo a criação de uma plataforma para testes de voo autônomo simulados e experimentais usando controladores de alto nível para veículos aéreos em miniatura do tipo helicóptero. Ela utiliza um minimodelo comercial e a instrumentação necessária para a realização de um voo autônomo. Para isto, foram agregados ao veículo sensores inerciais, ultrassônicos, barométricos e GPS, e foi projetada e confeccionada uma placa específica para atuação sobre os servomotores do helicóptero e leitura dos sensores, chamada de AuRoRa Board. Ela realiza a leitura de todos os comandos vindos do radio controle e também recebe os dados vindos do controlador de alto nível para navegação autônoma. A seleção de qual sinal ira atuar no sistema e feita pelo operador através do radio controle, medida tomada por motivos de segurança (a operação manual desativa a automática quando acionada pelo operador). Neste trabalho também foi utilizado um estabilizador de baixo nível, chamado de Helicommand, que tem como objetivo estabilizar o helicóptero em voo pairado, para facilitar o controle da sua navegação e, caso a comunicação seja perdida, manter o veículo estabilizado ate se recuperar a comunicação ou o operador assumir o controle do veículo via radio controle. Também foi criada uma plataforma de alto nível do tipo Hardware-in-the-Loop, chamada de Plataforma AuRoRa, capaz de realizar simulações e experimentos reais utilizando a placa AuRoRa Board. Nela pode-se escolher entre diversos veículos aéreos, dentre eles quadrimotores e os helicópteros miniatura T-REX 450 e T-REX 600, sendo estes dois últimos aqueles com que se trabalhou nesta Dissertação mais diretamente. A plataforma também e capaz de suportar diversos tipos de comunicação, como serial, Bluetooth e UDP (User Datagram Protocol ), além de diferentes tipos de controladores e modelos de veículos. A plataforma apresenta uma característica descentralizada, ou seja, para evitar a sobrecarga de um computador com a exibição online dos dados de voo junto com a síntese dos sinais de controle, pode-se delegar certas funções para outros computadores (por exemplo, a exibição online dos dados de voo), realizando a comunicação entre os mesmos através de uma rede UDP.Universidade Federal do Espírito SantoBRMestrado em Engenharia ElétricaCentro TecnológicoUFESPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaBrandão, Alexandre SantosSarcinelli Filho, Mário,Ferreira, AndréMartins, Felipe NascimentoPizetta, Igor Henrique Beloti2018-08-02T00:01:00Z2018-08-012018-08-02T00:01:00Z2013-05-03info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisTextapplication/pdfhttp://repositorio.ufes.br/handle/10/9638porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFES2024-12-09T22:14:12Zoai:repositorio.ufes.br:10/9638Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestriufes@ufes.bropendoar:21082024-12-09T22:14:12Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
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