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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37599
Título: | Desenvolvimento de uma plataforma de simulação de drones baseada em Unity® |
Título(s) alternativo(s): | Development of a drone simulation platform based on Unity® |
Autor(es): | Silva, Helenilson Silva da |
Orientador(es): | Cunha, Marcio Rodrigues da |
Palavras-chave: | Drone Microcontroladores Controladores PID Controle de vôo Drone aircraft Microcontrollers PID controllers Flight control |
Data do documento: | 7-Abr-2025 |
Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
Câmpus: | Campo Mourao |
Citação: | SILVA, Helenilson Silva da. Desenvolvimento de uma plataforma de simulação de drones baseada em Unity®. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Eletrônica) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2025. |
Resumo: | Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma plataforma de simulação de drones utilizando a engine Unity® , com integração a um sistema físico baseado no microcontrolador ESP32. A proposta tem como objetivo proporcionar uma alternativa acessível e realista para a validação de estratégias de controle de voo em ambientes tridimensionais, por meio da metodologia Hardware-in-the-Loop (HIL). A modelagem tridimensional do drone foi realizada no Blender®, priorizando a fidelidade visual e a funcionalidade estrutural para facilitar a interação com os componentes da simulação. A plataforma implementa leitura de dados inerciais com o sensor MPU6050, aplicando processos de calibração e filtragem, incluindo filtro de Kalman, a fim de obter estimativas precisas de orientação nos eixos roll, pitch e yaw. Scripts desenvolvidos em C# possibilitam o controle dinâmico do modelo no ambiente virtual, com aplicação de controladores PID para estabilização em tempo real. Foram realizados planos de voo com trajetórias progressivamente mais complexas, validados por meio da análise dos dados exportados para o Matlab® . Os resultados demonstram que a plataforma é capaz de simular com precisão a dinâmica de um quadricóptero, integrando movimentos tridimensionais coordenados e comunicação bidirecional com o hardware. Apesar de limitações relacionadas ao número de sensores e ausência de automação no envio de comandos, o sistema apresenta potencial significativo para aplicações educacionais e de pesquisa. Melhorias futuras incluem a adoção de sensores adicionais, controle remoto via ESP-NOW e sintonização refinada dos controladores. |
Abstract: | This paper presents the development of a drone simulation platform using the Unity® engine, integrated with a physical system based on the ESP32 microcontroller. The aim is to provide an accessible and realistic alternative for validating flight control strategies in three-dimensional environments through the Hardware-in-the-Loop (HIL) methodology. The three-dimensional modeling of the drone was carried out in Blender®, prioritizing visual fidelity and structural functionality to facilitate interaction with the simulation components. The platform implements the reading of inertial data using the MPU6050 sensor, applying calibration and filtering processes, including the Kalman filter, to obtain accurate estimates of orientation on the roll, pitch, and yaw axes. Scripts developed in C# enable dynamic control of the model in the virtual environment, with PID controllers applied for real-time stabilization. Flight plans with progressively more complex trajectories were carried out, validated through the analysis of data exported to Matlab®. The results demonstrate that the platform can accurately simulate the dynamics of a quadcopter, integrating coordinated three-dimensional movements and bidirectional communication with the hardware. Despite limitations related to the number of sensors and the lack of automation in command transmission, the system shows significant potential for educational and research applications. Future improvements include the adoption of additional sensors, remote control via ESP-NOW, and refined tuning of the controllers. |
URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37599 |
Aparece nas coleções: | CM - Engenharia Eletrônica |
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