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Título: Cooperação entre um robô aéreo e um robô terrestre para identificação de rotas livres em solo
Autor(es): Sá, Fabricio Bortolini de
Orientador: Vassallo, Raquel Frizera
Coorientador: Frizera Neto, Anselmo
Data do documento: 22-Dez-2014
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: Esta Dissertação de Mestrado aborda o problema de cooperação entre um robô aéreo e um terrestre em ambientes externos utilizando técnicas de controle não linear e de processamento de imagens. A ideia é implementar um sistema que permita ao robô terrestre navegar por um mapa previamente conhecido, sendo capaz de desviar-se de obstáculos e de recalcular a sua rota quando o robô aéreo, ou ele mesmo, identificar uma obstrução no caminho. Para isso, os robôs devem ser capazes de determinar por qual caminho navegarão, de detectar obstáculos e de trocar informações. A detecção de obstáculos e a identificação das landmarks pelo robô terrestre são realizadas utilizando, respectivamente, um sensor laser de varredura e processamento de imagens, enquanto o robô aéreo realiza essas mesmas atividades usando apenas o processamento de imagens. A vantagem que se obtém através da cooperação com um Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) é a otimização do tempo de navegação do robô terrestre ao se processar as imagens capturadas pelo robô aéreo. Esse processamento permitirá a detecção precoce de adversidades na rota do veículo terrestre e, também, das landmarks nesta mesma rota. Foram implementados controladores para navegação ponto a ponto e para desvio de obstáculos. Também se desenvolveu um método para realizar a correção da odometria do robô terrestre. Além disso, foi desenvolvido um simulador para o robô móvel e uma interface de comunicação entre os dois robôs. Por fim, foram realizados testes em ambientes externos a fim de verificar a eficácia do sistema desenvolvido. Através dos resultados alcançados pôde-se comprovar o funcionamento do sistema proposto. Os robôs foram capazes de navegar até o ponto destino e o robô terrestre foi capaz de desviar-se dos eventuais obstáculos, além de efetuar o recálculo do caminho quando uma obstrução foi encontrada na rota, tanto pelo robô aéreo quanto por ele próprio.
This Masters Thesis addresses the problem of cooperation between an aerial and a terrestrial robots in outdoor environments using nonlinear control and image processing techniques. The idea is to implement a system that allows the terrestrial robot to navigate in a map previously known, being able to avoid obstacles and to recalculate its route after the aerial robot, or the terrestrial robot, identifies an obstruction on the road. For this, the robots should be able to determine which path they will follow, to detect obstacles and to exchange information. The obstacle detection and the landmarks identification by the terrestrial robot are performed using, respectively, a laser sensor and image processing, while the aerial robot performs the same activities using only image processing. The advantage of performing a cooperation between a terrestrial robot and an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) is the optimization of the terrestrial robot navigation time by processing the images captured by the aerial robot. This processing will allow an early detection of adversities on the route of the terrestrial vehicle and also the landmarks in this same route. Controllers for point to point navigation and for obstacle avoidance were implemented. A method to perform the correction of the terrestrial robot’s odometry was also developed. In addition, a simulator for the mobile robot and also a communication interface between the two robots were developed. Finally, experimental tests were performed in outdoor environments in order to verify the effectiveness of the developed system. Through the results achieved with the tests, the effectiveness of the proposed system was comproved. The robots were able to navigate until reaching the destination point, the terrestrial robot was able to avoid the obstacles and also to recalculate its path when an obstruction on the route was found either by the aerial robot or by itself.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9633
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