sistema de localização por gps/umi para robôs móveis em ambiente externo george andrew brindeiro
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Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo
George Andrew Brindeiro
Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo
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Sumário
Introdução
Contextualização do projeto
Estado atual do projeto
Tarefas Futuras
Conclusão
16/11/2011
Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo
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Introdução
O problema da Localização A partir de medidas de sensores diversos, obter
estimativas confiáveis de posição, velocidade e
atitude em relação a um sistema de coordenadas
de referência
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Introdução• Interno• Externo• Natural• Artificial
Ambiente
• LADAR• Visão Estéreo• GPS• UMI• Odometria
Sensores
• Posição• Velocidade• Atitude
Variáveis de Estado
• Bidimensional• Tridimensiona
l
Dimensão do Espaço
• Sistema de coordenadas livre
• SLAM• Mapas pré-
definidosCartografia
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Introdução
Sensores Proprioceptivos Acelerômetro
Mede as componentes tridimensionais da força
específica atuando sobre o corpo em que está preso
Girômetro Mede as componentes tridimensionais da velocidade de
rotação em torno de cada um de seus eixos de máxima
sensibilidade
Magnetômetro Mede as componentes tridimensionais do campo
magnético local
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Introdução
Sensores Exteroceptivos Receptor GPS
Dispositivo que é capaz de fornecer estimativas de
posição e velocidade a partir de sinais emitidos por
satélites artificiais
Figura 1 – Sistemas de coordenadas E e N
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Introdução
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Figura 2 – Sensores utilizados no projeto(a) MEMSense NanoIMU(b) GPS Novatel
OEMV-1
(a)
(b)
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Contextualização Mestrado do prof. Antônio Padilha (2007)
Título da Dissertação: “Desenvolvimento de um sistema
de localização 3D com aplicação para robôs aéreos”
Desenvolvimento de sistema de baixo custo com
altímetro, acelerômetro, girômetro, magnetômetro e
receptor GPS
Descrição dos modelos dos sensores utilizados
Modelagem do problema de localização utilizando
quatérnios
Procedimentos de calibração dos sensores
Algoritmos de fusão sensorial16/11/2011
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Contextualização
Figura 3 – Arquitetura do sistema de localização 3D proposto na dissertação do
prof. Antônio Padilha16/11/2011
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Contextualização
Figura 4 – Sistema de localização 3D e ambiente de experimentação em
tempo real16/11/2011
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Contextualização
Figura 4 – Diagrama de blocos do FKE de localização 3D 16/11/20
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Contextualização Aplicação: Carros autônomos
Figura 5 – Boss (CMU), Junior (Stanford), Google Car
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Contextualização Aplicação: Carros autônomos
Figura 6 – Veículo Autônomo (UFMG) e Baliza Automática (GRACO – UnB)
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Estado atual do projeto
Figura 7 – Leituras do Acelerômetro
(a) Eixo x (b) Eixo y (c) Eixo z
(a)
(b)
(c)
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Estado atual do projeto
Figura 8 – Leituras do Girômetro
(a) Eixo x (b) Eixo y (c) Eixo z
(a)
(b)
(c)
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Estado atual do projeto
Figura 9 – Leituras do Magnetômetro
(a) Eixo x (b) Eixo y (c) Eixo z
(a)
(b)
(c)
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Estado atual do projeto
Figura 10 – Projeto da PCI no Altium Designer 16/11/20
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Estado atual do projeto
Figura 11 – Placa fabricada no SeedStudio 16/11/20
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Estado atual do projeto
Figura 12 – Testes de alimentação da placa e
conectividade das trilhas
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Estado atual do projeto
Figura 13 – Montagem da placa com GPS e UMI 16/11/20
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Tarefas Futuras
Software para coleta de dados
Ensaios com o módulo em ambiente externo
Calibração dos sensores
EKF/UKF para fusão sensorial
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Tarefas “Mais” Futuras
Montar mais módulos
Software para envio de dados para DGPS
Ensaios com módulos trocando mensagens
Filtro distribuído para localização cooperativa
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Conclusão
Objetivo
Construir novo sistema de localização 3D
utilizando GPS/UMI para utilização em robôs
móveis em ambiente externo
Localização no LARA
Filtragem Estocástica + Sistemas Híbridos
Robótica + Visão computacional
Ambientes Inteligentes
Muito o que fazer este semestre!16/11/2011
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Referências Bibliográficas A. P. L. Bo e G. A. Borges. Desenvolvimento de um sistema
de localização 3D com aplicação para robôs aéreos.
Dissertação de Mestrado, Dep. de Engenharia Elétrica,
Universidade de Brasília, 2007.
D. H. Titterton, J. L. Weston. Strapdown inertial navigation
technology. Peter Peregrinus LTD. on behalf of the Institution
of Electrical Engineers, 1997.
J. B. Kuipers. Quaternions and rotation sequences: a primer
with applications to orbits, aerospace and virtual reality.
Princeton University Press, 1998.
M. S. Grewal, L. R. Weill, A. P. Andrews. Global Positioning
Systems, Inertial Navigation and Integration. JohnWiley &
Sons, 2001.
A. H. Jazwinski. Stochastic Processes and Filtering Theory.
Dover Publications, 1970.
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