Ver Post

Prova de Mestrado em Engenharia Electrónica

5 Julho 2011, 10:39 - Maria João Silva Carvalho

Aluno Nº: 57495 

Candidato: Pedro Miguel Ribeiro Góis 

Título: Desenvolvimento de uma plataforma experimental para múltiplos veículos robóticos autónomos 

 

Júri

Presidente: Professor Doutor João José Lopes da Costa Freire 

Orientador: Professor Doutor António Pedro Rodrigues de Aguiar 

Co-orientador: Engenheiro Manuel Cecílio Rufino (ISR) 

Vogal: Professor Doutor Francisco André Corrêa Alegria 

 

Data: 6 de Julho de 2011

Hora: 14:00h

Local:   Taguspark, Sala 1.38 

 

Resumo da Tese: 

Esta dissertação descreve o projecto e desenvolvimento de uma plataforma de teste para múltiplos veículos robóticos, onde o utilizador poderá testar algoritmos de controlo, algoritmos de coordenação entre vários veículos, e simular missões. Os veículos são submergíveis e de dimensões reduzidas o que permite serem utilizados em tanques de teste ou piscinas. Para o efeito, foi necessário desenvolver toda a electrónica numa única placa de circuito impresso de modo a manter o sistema compacto e estanque, devido às limitações de volume e condições adversas. A plataforma inclui uma estação terrestre, que serve de interface entre o utilizador ou aplicações de controlo e os veículos. Em relação às comunicações com os veículos foram desenvolvidas três opções: à superfície será utilizada uma comunicação electromagnética sem fios, nomeadamente Zig-Bee; quando submerso será utilizada uma comunicação óptica; e existe ainda uma comunicação opcional, que transmite os dados pelo protocolo Can-Bus. De modo a que o utilizador possa saber a atitude e posição dos veículos, estes possuem vários sensores internos, nomeadamente, GPS, acelerómetro, magnetómetro e giroscópio. A partir da informação destes sensores elaborou-se um algoritmo de atitude AHRS (Attitude and Heading Reference System) e um controlador de direcção, utilizando uma representação de atitude com quaterniões. O deslocamento é proporcionado por dois motores, um de cada lado do veículo, e uma massa deslizante com o objectivo de ajustar o ângulo de ataque do mesmo. As linguagens de programação utilizadas foram C para os microcontroladores e C# para a aplicação de interface com o utilizador. 

Palavras-chave: 

Plataforma de teste, microveículos, veículos robóticos autónomos, algoritmo atitude. 


Abstract: 

This thesis describes the development and implementation of a test bench for multiple underwater robotic vehicles, where the user can test motion control algorithms, coordination algorithms and simulate missions. The vehicles are submergible and have reduced dimensions to be used in test tanks or polls. For that effect, a single PCB was developed with all the necessary electronics in order to maintain a compact system, due to volume limitations and waterproof issues. The interface between the user or third-party control applications and the vehicles is held by a ground station. There are three means of communication with the vehicles, at surface will be used a wireless communication, namely Zig-Bee, while submerged will be used an optical communication. The third communication is optional because it requires a cable with Can-Bus protocol. The vehicles have several sensors for attitude and positioning purposes, namely GPS, accelerometer, magnetic compass and gyroscope. With the information of these sensors an attitude and heading reference system (AHRS) and a heading controller were done by using a quaternion attitude representation. Two motors, one on each side of the vehicle and a moving mass take care of the movement and pitch, respectively. The programming language for the microcontrollers was C and C# for the user interface application. 

Keywords: 

Test platform, microvehicles, autonomous robotic vehicles, attitude and heading reference system.