navegação assistida em ambientes estáticos com processamento centralizado henrique magalhães...
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Navegação assistida em ambientes estáticos com processamento centralizadoHenrique Magalhães SoaresLeandro José Pereira BarretoOrlando Claudino Resende
Orientador: Professor Doutor José Jaime da Cruz
Motivação• Complexidade de Guiar veículos em Plantas
• Atenção do Operador• Terrenos acidentados e Caminhos complexos
• Maiores complicações• Veículos grandes em relação ao espaço de manobra• Dificuldade em guiar o veículo
Objetivos• Desenvolvimento de um sistema para navegação
automatizada de um sistema em um ambiente conhecido.• Uso de arquitetura Cliente/Servidor no roteamento de
veículos em uma planta
Servidor de Roteamento
Veículo Veículo Veículo
Etapas do Projeto
Modelagem
• Definição do algoritmo de navegação• Escolha do modelo do veículo e do método de controle
Projeto
• Projeto do simulador• Projeto dos componentes de Hardware• Projeto dos componentes de software
Implementa
ção
• Implantação dos componentes de Hardware• Implantação dos componentes de Software
Etapas do Projeto
Algoritmos e Modelagem
• Definição do algoritmo de navegação• Escolha do modelo do veículo e do método de controle
Projeto
• Projeto do simulador• Projeto dos componentes de Hardware• Projeto dos componentes de software
Implementa
ção
• Implantação dos componentes de Hardware• Implantação dos componentes de Software
Algoritmos de navegação
• Campos potenciais
• Dijkstra
•A* Algoritmo gananciosoMaior velocidade de execução Ambientes representados por grafos
Modelagem
(�̇��̇��̇�𝑣𝑟
�̇� 𝑙
)=(−12sin (𝜃)(𝑣𝑟+𝑣 𝑙)
−12sin (𝜃)(𝑣𝑟+𝑣 𝑙)
−12sin (𝜃)(𝑣𝑟+𝑣 𝑙)
−1𝜏𝑟
𝑣𝑟
−1𝜏 𝑙
𝑢𝑙
)+(0 00 00 0𝐾𝑟
𝜏𝑟
0
0𝐾𝜏 𝑙
)(𝑢𝑟
𝑢𝑙)
Modelagem
𝑢=1
𝐿𝑔𝐿 𝑓1 h (𝑥)
⋅ (𝑣− 𝐿𝑓2 h (𝑥 ) )
𝐿𝑔𝐿𝑓1 h (𝑥 )=(
𝐾 𝑟
2𝜏𝑟
(− sin (𝜃 )−𝑒sin(θ+δ))𝐾 𝑙
2𝜏 𝑙
(−sin (𝜃 )+𝑒 sin(𝜃+𝛿))
𝐾 𝑟
2𝜏𝑟
(cos (𝜃 )+𝑒 cos(𝜃+𝛿))𝐾 𝑙
2𝜏 𝑙
(cos (𝜃 )−𝑒cos (𝜃+𝛿)) )𝐿 𝑓2 h (𝑥 )=(−
𝑣 𝑙
2𝜏 𝑙
(−sin (𝜃 )+𝑒 sin (𝜃+𝛿 ) )− 𝑣𝑟
2𝜏𝑟
(−sin (𝜃 )−𝑒 sin (𝜃+𝛿) )+ 14
(𝑣𝑟−𝑣 𝑙 ) (−cos (𝜃 ) (𝑣𝑟+𝑣 𝑙 )−𝑒 cos(𝜃+𝛿)(𝑣𝑟−𝑣 𝑙 ))
−𝑣 𝑙
2𝜏 𝑙
(cos (𝜃 )−𝑒 cos (𝜃+𝛿) )−𝑣𝑟
2𝜏𝑟
(cos (𝜃 )+𝑒cos (𝜃+𝛿 ) )+ 14
(𝑣𝑟−𝑣 𝑙 ) (− sin (𝜃 ) (𝑣𝑟+𝑣 𝑙 )−𝑒 sin(𝜃+𝛿)(𝑣𝑟−𝑣𝑙 )) )
Etapas do Projeto
Modelagem
• Definição do algoritmo de navegação• Escolha do modelo do veículo e do método de controle
Projeto
• Projeto do simulador• Projeto dos componentes de Hardware• Projeto dos componentes de software
Implementa
ção
• Implantação dos componentes de Hardware• Implantação dos componentes de Software
Simulador
Hardware
Módulo de Comunicação
ControladorDriver dos Motores
Motor 1
Motor 2
Sensor de Velocidade
Sensor de Velocidade
Hardware
Arduino UNO Comunicação – XBee
Motores Disco excitador
Hardware
Foto do carro montado
Software
Aquisição da Posição Atual
Cálculo do caminho mais
curto
Envio das instruções de
navegação
• Cálculo do caminho mais curto: Algoritmo A*
• Envio das Instruções: Protocolo de comunicação serial via ZigBee
Software
• Recepção de dados• Envio de dados
Comunicação
• Algoritmo A*• Suavização de trajetória
Path-finding
• Determinação do setpoint de posição• Linearização exata• Controle de Velocidade
Controlador
SoftwareAquisição de
Dados (Embarcado)
Envio dos dados
(Comunicação)
Determinação da trajetória
(Path--Finding)
Controlador no Servidor
(Controlador)
Envio dos Dados
(Comunicação)
Controlador no Veículo
Etapas do Projeto
Modelagem
• Definição do algoritmo de navegação• Escolha do modelo do veículo e do método de controle
Projeto
• Projeto do simulador• Projeto dos componentes de Hardware• Projeto dos componentes de software
Implementa
ção
• Implantação dos componentes de Hardware• Implantação dos componentes de Software