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Framework Para Sistemas de Navegação de Veículos Aéreos Não Tripulados

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Johnnatan Messias

on 10 December 2014

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Transcript of Framework Para Sistemas de Navegação de Veículos Aéreos Não Tripulados

Framework Para Sistemas de Navegação de Veículos Aéreos Não Tripulados
johnnatan20@gmail.com
Aluno: Johnnatan Messias
Orientador: Ricardo Rabelo

Introdução
Modelagem Dinâmica
Framework Para Sistemas de Navegação de Veículos Aéreos Não Tripulados
Cenários de Pesquisa
Cenário 1: Implementação de uma aplicação em Java

Cenário 2: Reimplementação da aplicação em Node.js, utilizando a biblioteca Ardrone-Autonomy para criar missões

Cenário 3: Execução das missões autônomas diretamente no drone via TELNET

Cenário 4: Integração do Arduino/Sensores ao Drone

Cenário 5: Controle de missões via Controle Remoto
As aeronaves são cada vez mais utilizadas na sociedade
O que são VANTs:
Veículo Aéreo Não Tripulado
Ar.Drone (Quadricóptero)

Estudar as especificações do drone
Estudar a modelagem dinâmica:
Voos autônomos com o Ar-Drone:
Integração do Arduino ao Drone
Java
Node.Js
Obrigado!
Conclusão
Conclusão
Implementação de missões de voo de modo simplificadas

Integração Ar-Drone/Arduino de maneira simples via Node.js


Código fonte disponível: http://www.decom.ufop.br/imobilis/johnnatan/thesis/
Experimentos
Movimento Definido pelo Usuário
Movimento Triangular
Movimento Linear
Movimento Quadrático
Realização de voos autônomos
Missões manuais ou automáticas
Controle remoto via Arduino
Será possível tornar voos autônomos
viáveis no Ar.Drone?
Proposta
Possibilidade de voo indoor e outdoor
Parrot Ar.Drone 2.0
Defesa de Monografia
Ouro Preto - MG

Características do AR.Drone
Quadricóptero
Baixo custo de aquisição
SDK e Source Code disponíveis
Kernel Linux (2.6.32)
Sensores:
Duas câmeras
Ultrassom
Acelerômetro
Giroscópio

Necessária para o entendimento da dinâmica de voo do AR.Drone
Hover
Throttle
Pitch
Roll
Yaw
Movimento Angular

Hover: Modo estacionário de voo
Throttle: Movimento de subida e descida

Pitch: Voo frontal e traseiro

Roll: Movimento para a esquerda/direita

Yaw: Responsável pelo drone girar em torno do eixo

Movimento Angular: Combinação dos movimentos

Protocolos de Comunicação
Conexão WiFi (802.11)
Envia e recebe Strings ASCII formatadas:
Envio de comandos AT via UDP 5556
Leitura de sensores via comandos AT em UDP 5554
Stream de vídeo via UDP 5555

Comandos AT
Strings enviadas ao drone
Strings ASCII de 8 bits com delimitador
<LF>
Sintaxe
AT*
NomeDoComando
=
NúmeroDeSequência
,ListaDeArgumentos
<LF>
O comando não pode ultrapassar os 1024 bytes
Exemplo:
AT*
REF
=
1
,290718208
<LF>
AT*
REF
=
2
,290717696
<LF>
O primeiro aciona o take-off e o segundo o landing.

Implementação de Software
Node Ar-Drone

Node Serial-port

Node ArDrone-Autonomy
Cenários
1
2
3
4
5
Referências
Aaron, C. (2014). Why you should learn node.js today.
Ar.Drone, P. (2012). Ardrone open api platform. https://projects.ardrone.org/.
Ardrone-Autonomy (2014). Ardrone autonomy api. https://github.com/eschnou/ardrone- autonomy.
Berezny, N.; Greef, L.; Jensen, B.; Sheely, K.; Sok, M.; Lingenbrink, D. e Dodds, Z. (2012). Accessible aerial autonomy. Technologies for Practical Robot Applications (TePRA), 2012 IEEE International Conference on, pp. 53 – 58.
Bresciani, T. (2008). Modelling, Identification and Control of a Quadrotor Helicopter. PhD thesis, Department of Automatic Control, Lund University.
Bristeau, P.; Callou, F.; Vissière, D. e Petit, N. (2011). The navigation and control technology inside the ar.drone micro uav. 18th IFAC World Congress, pp. 1477–1484.
Enomoto, J. L. F. (2010). Controle de inclinação utilizando lógica fuzzy. Technical report, Departamento de Engenharia Elétrica, UFPR.
JavaDrone (2014). Ar.drone java api. https://code.google.com/p/javadrone/
Macharet, D. G. (2009). Localização e Mapeamento em Terrenos Irregulares Utilizando Robôs
Móveis. PhD thesis, Universidade Federal de Minas Gerais.
Morar, I. e Nascu, I. (2012). Model simplification of an unmanned aerial vehicle. Automation Quality and Testing Robotics (AQTR), 2012 IEEE International Conference on, pp. 591– 596.
Postel, J. e Reynolds, J. (1983). Telnet protocol specification. internet std 8, rfc 854.
Serial-port (2014). Node-serialport. https://github.com/voodootikigod/node-serialport.
Shirriff (2014). Irremote library for the arduino. https://github.com/shirriff/Arduino- IRremote.

Especificação do AR.Drone
1. Iniciar o processo de decolagem
2. Configurar a variável value em 2 metros
3. Posicionar a altura do drone em 2 metros
4. Avançar 2 metros para a frente
5. Configurar o ângulo de rotação para 45 graus
6. Aplicar uma rotação para a direita usando o ângulo configurado anteriormente
7. Configurar a altura do drone em 1 metro
8. Avançar para a esquerda 1 metros
9. Ir para o ponto de origem
10. Iniciar o processo de decolagem
Botões POWER, 8, PLAY/PAUSE, AVANÇAR, LOOP, LOOP, LOOP, MAIS(+), 7, 5, 9, POWER, EQ
Movimento Circular
http://www.decom.ufop.br/imobilis/johnnatan/thesis/
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