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Título: Proposta de uma arquitetura de posicionamento visual para aplicações em VANTS autônomos colaborativos
Título(s) alternativo(s): Proposal of a visual positioning architecture for collaborative autonomous UAV applications
Autor(es): Sordi, Caio Hurtado
Rech, Lucas Coradin
Orientador(es): Wehrmeister, Marco Aurélio
Palavras-chave: Drone
Visão por computador
Processamento de imagens - Técnicas digitais
Controladores PID
Robótica
Simulação (Computadores)
Drone aircraft
Computer vision
Image processing - Digital techniques
PID controllers
Robotics
Computer simulation
Data do documento: 24-Ago-2022
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: SORDI, Caio Hurtado; RECH, Lucas Coradin. Proposta de uma arquitetura de posicionamento visual para aplicações em VANTS autônomos colaborativos. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso de (Bacharelado em Engenharia de Computação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022.
Resumo: Os VANTs autônomos oferecem vantagens em aplicações industriais, agrícolas, de inspeção ambiental e logística. Às vezes, o uso de VANTs cooperativos é importante para solucionar demandas específicas ou obter ganho de produtividade nessas aplicações. Um importante desafio técnico é o posicionamento preciso entre dois ou mais VANTs em um voo de tarefa cooperativa. Algumas técnicas fornecem soluções, como o posicionamento GNSS, visual e LIDAR SLAM, e algoritmos inteligentes de visão computacional, mas todas essas técnicas apresentam limitações que devem ser resolvidas para funcionar adequadamente em ambientes específicos. A proposta de novos métodos de posicionamento cooperativo é importante para enfrentar esses desafios. O presente trabalho propõe uma avaliação de uma arquitetura de posicionamento relativo visual entre duas pequenas aeronaves multi-rotores VANT trabalhando em uma operação mestre-escravo, baseada em uma ferramenta de etiqueta de Realidade Aumentada. Os resultados da simulação obtiveram medidas de erro inferiores a 0,2cm de média e 0,01 desvio padrão para as direções X, Y e Z. Os experimentos do mundo real executando vôo autônomo com o VANT servo comandado pelo VANT mestre obtiveram sucesso em 8 de 10 rodadas de experimentos, indicando que a arquitetura proposta é uma boa abordagem para a construção de aplicações utilizando VANTs cooperativos.
Abstract: Autonomous UAVs offer advantages in industrial, agriculture, environment inspection, and logistics applications. Sometimes using cooperative UAVs is important to solve specific demands or achieve productivity gains in these applications. An important technical challenge is the precise positioning between two or more UAVs in a cooperative task flight. Some techniques provide solutions, e.g. the GNSS positioning, visual and LIDAR SLAM, and computer vision intelligent algorithms, but all these techniques present limitations that must be solved to work properly in specific environments. The proposal of new cooperative position methods is important to face these challenges. The present work proposes an evaluation of a visual relative positioning architecture between two small UAV multi-rotor aircrafts working in a master-slave operation, based on an Augmented Reality tag tool. The simulation results showed absolute error measurements lower than 0.2cm in avarage and 0.01 standard deviation for X, Y and Z directions. The real-world experiments executing flight with the slave UAV commanded by the master UAV achieved success in 8 out of 10 experiment rounds, indicating that the proposed architecture is a good approach to build cooperative master-slave UAV applications.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33228
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