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06/04/2018 Sistema de mapeamento autônomo

Perfil Finalista Intel ISEF 2018 (International Science and Engineering Fair), de 13 a 18 de Maio, em Pittsburgh, EUA

Escola: Fundação Escola Técnica Liberato Salzano Vieira da Cunha
Orientador: Marcos Zuccolotto
Nomes: Pedro Henrique Capp Kopper (17)
Estado: Novo Hamburgo - RS
Motivação: Já havia desenvolvido projetos antes sobre drones, inclusive participado de competições, e nisso desenvolvi gosto pela área. Estudando sobre as aplicações atuais e futuras, bem como as necessidades das pessoas, cheguei a uma proposta que seria ao mesmo tempo interessante de trabalhar e útil para os outros. No futuro, espero poder empreender nesta área que considero emergente e com grande potencial para crescimento.

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Resumo Extraído dos Anais da FEBRACE 2018

Esse trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um quadricóptero capaz de mapear um ambiente de forma autônoma. A automatização permite que mais aeronaves sejam operadas por menos pessoas, permitindo mais eficiência na realização de missões. Esses veículos são operados em missões que seriam perigosas ou caras demais para serem realizadas por seres humanos. Por exemplo, a Cruz Vermelha utiliza quadricópteros para obter dados aéreos de áreas muito perigosas para acesso humano. O trabalho teve como base o desenvolvimento da aeronave, desde a placa de eletrônicos até os algoritmos de fusão de sensores e estabilização, além do mapeamento. A eletrônica foi desenvolvida em volta do microcontrolador nRF52832, que conta com um processador ARM e um rádio Bluetooth Low Energy. Nele, roda um algoritmo de fusão de sensores, capaz de extrair a informação de orientação através das medições de aceleração e velocidade angular. Essas informações são utilizadas para alimentar dois controladores PID (Proporcional-IntegralDerivativo) em cascata para cada eixo, responsáveis por realizar a estabilização da aeronave nos seus três eixos. A altitude da aeronave é estabilizada através de um sensor a laser de distância utilizando outro controlador PID. O mapeamento é realizado com o uso do mesmo sensor, que é usado para medir a distância aos obstáculos, que podem estar localizados a até 1m. Um computador de base, rodando um software escrito em Python e conectado via bluetooth ao quadricóptero, é capaz de gerar mapas do ambiente em tempo real. O chassi da aeronave foi produzido através de impressão 3D, resultando numa estrutura leve e resistente. O algoritmo de fusão de sensores e os controladores PID permitiram a estabilização e voo da aeronave, possibilitando o desenvolvimento do sistema de mapeamento. Os mapas obtidos através do sistema condisseram com a realidade, sendo possível medir o tamanho de objetos e suas respectivas distâncias em relação à aeronave.

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