Dissertação

{pt_PT=Distributed Architecture for Sensorial Implementation} {} EVALUATED

{pt=Nesta dissertação aborda-se o design, implementação e avaliação de um sistema distribuído, destinado a suportar o desenvolvimento de algoritmos avançados de navegação e controlo. Este sistema foi desenvolvido por forma a ser instalado na arena robótica do laboratório de Automação e Robótica do Instituto Superior Técnico. É composto por vários componentes, de onde se destacam um sistema de localização com capacidade para detetar e seguir pontos num referencial tridimensional, uma interface gráfica intuitiva e de utilização simples e uma frota de veículos aéreos. O sistema de localização culmina numa arquitetura composta por várias câmaras remotas equipadas com sensores de profundidade. Foram utilizados marcadores coloridos para identificar os pontos de interesse que o sistema deve seguir. Apesar da frota de veículos ser composta por dois tipos de veículos, terrestres e aéreos, apenas o segundo tipo foi abordado no âmbito desta tese. Os veículos aéreos utilizados foram drones AR.Drone 2.0. O processo de análise e alteração de todo o hardware e software do drone é explicados em detalhe. São apresentados todos os aspetos relativamente à comunicação e partilha de dados , incluindo uma descrição pormenorizada de todos os protocolos e mensagens usados. Finalmente, foi feita uma avaliação ao desempenho final do sistema com destaque à exactidão do sistema de localização. Apesar de alguns problemas de performance terem sido identificados, o sistema apresentou bons resultados, concluindo-se que pode ser utilizado para o desenvolvimento e teste de algoritmos de navegação e controlo com confiança. Para os problemas encontrados, foram sugeridas soluções. , en=This dissertation addresses the design, implementation, and evaluation of a distributed system conceived to support the development of advanced navigation and control algorithms. It features a tracking system capable of detecting and follow specialized markers in three-dimensional space, a simple graphical user interface to visualize real-time data and configure system parameters, and a fleet of customized airborne and grounded vehicles. The final system was installed on the robotics arena of the Automation and Robotics Laboratory of Instituto Superior Técnico. The location system detects specialized markers, using classic machine vision techniques. These techniques are applied on images and depth maps collected by several remote cameras equipped with depth sensors. Colored markers were used to identify the points of interest to be tracked by the system. Despite the fact that two types of vehicles were used, grounded and airborne, only the second type was addressed in the context of this thesis. The aircraft used was the AR.Drone 2.0 drone by Parrot. The drone’s hardware and software exploration process and changes are explained in detail. All aspects, regarding communication and data sharing, are explained, including a detailed description of all the messages and protocols used. Finally, a performance evaluation was made, particularly focused on the localization system accuracy. Although some performance problems were identified, the system showed good results in fulfilling its main goal of being a platform to develop and test advanced navigation and control techniques. To the problems encountered, solutions were also suggested and discussed. }
{pt=Arquitetura Distribuída, Drones, Sistema de Localização, Processamento de Imagem, Seguimento, en=Distributed Architecture, Drones, Localization System, Image Processing, Tracking}

Julho 5, 2019, 9:30

Orientação

ORIENTADOR

Carlos Baptista Cardeira

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Paulo Jorge Coelho Ramalho Oliveira

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado