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

George Andrew Brindeiro


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Sumário

Introdução

Contextualização do projeto

Estado atual do projeto

Tarefas Futuras

Conclusão

16/11/2011


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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)

16/11/2011


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Figura 7 – Leituras do Acelerômetro

(a) Eixo x (b) Eixo y (c) Eixo z

(a)

(b)

(c)

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Figura 8 – Leituras do Girômetro


(a)

(b)

(c)

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Figura 9 – Leituras do Magnetômetro


(a)

(b)

(c)

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Figura 10 – Projeto da PCI no Altium Designer 16/11/20

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Figura 11 – Placa fabricada no SeedStudio 16/11/20

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Figura 12 – Testes de alimentação da placa e

conectividade das trilhas

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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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