Navegação assistida em ambientes estáticos com processamento centralizado Henrique Magalhães...
Transcript of Navegação assistida em ambientes estáticos com processamento centralizado Henrique Magalhães...
Navegação assistida em ambientes estáticos com processamento centralizadoHenrique Magalhães SoaresLeandro José Pereira BarretoOrlando Claudino Resende
Orientador: Professor Doutor José Jaime da Cruz
Motivação• Complexidade de Guiar veículos em Plantas
• Atenção do Operador• Terrenos acidentados e Caminhos complexos
• Maiores complicações• Veículos grandes em relação ao espaço de manobra• Dificuldade em guiar o veículo
Objetivos• Desenvolvimento de um sistema para navegação
automatizada de um sistema em um ambiente conhecido.• Uso de arquitetura Cliente/Servidor no roteamento de
veículos em uma planta
Servidor de Roteamento
Veículo Veículo Veículo
Etapas do Projeto
Modelagem
• Definição do algoritmo de navegação• Escolha do modelo do veículo e do método de controle
Projeto
• Projeto do simulador• Projeto dos componentes de Hardware• Projeto dos componentes de software
Implementa
ção
• Implantação dos componentes de Hardware• Implantação dos componentes de Software
Etapas do Projeto
Algoritmos e Modelagem
• Definição do algoritmo de navegação• Escolha do modelo do veículo e do método de controle
Projeto
• Projeto do simulador• Projeto dos componentes de Hardware• Projeto dos componentes de software
Implementa
ção
• Implantação dos componentes de Hardware• Implantação dos componentes de Software
Algoritmos de navegação
• Campos potenciais
• Dijkstra
•A* Algoritmo gananciosoMaior velocidade de execução Ambientes representados por grafos
Modelagem
(�̇��̇��̇�𝑣𝑟
�̇� 𝑙
)=(−12sin (𝜃)(𝑣𝑟+𝑣 𝑙)
−12sin (𝜃)(𝑣𝑟+𝑣 𝑙)
−12sin (𝜃)(𝑣𝑟+𝑣 𝑙)
−1𝜏𝑟
𝑣𝑟
−1𝜏 𝑙
𝑢𝑙
)+(0 00 00 0𝐾𝑟
𝜏𝑟
0
0𝐾𝜏 𝑙
)(𝑢𝑟
𝑢𝑙)
Modelagem
𝑢=1
𝐿𝑔𝐿 𝑓1 h (𝑥)
⋅ (𝑣− 𝐿𝑓2 h (𝑥 ) )
𝐿𝑔𝐿𝑓1 h (𝑥 )=(
𝐾 𝑟
2𝜏𝑟
(− sin (𝜃 )−𝑒sin(θ+δ))𝐾 𝑙
2𝜏 𝑙
(−sin (𝜃 )+𝑒 sin(𝜃+𝛿))
𝐾 𝑟
2𝜏𝑟
(cos (𝜃 )+𝑒 cos(𝜃+𝛿))𝐾 𝑙
2𝜏 𝑙
(cos (𝜃 )−𝑒cos (𝜃+𝛿)) )𝐿 𝑓2 h (𝑥 )=(−
𝑣 𝑙
2𝜏 𝑙
(−sin (𝜃 )+𝑒 sin (𝜃+𝛿 ) )− 𝑣𝑟
2𝜏𝑟
(−sin (𝜃 )−𝑒 sin (𝜃+𝛿) )+ 14
(𝑣𝑟−𝑣 𝑙 ) (−cos (𝜃 ) (𝑣𝑟+𝑣 𝑙 )−𝑒 cos(𝜃+𝛿)(𝑣𝑟−𝑣 𝑙 ))
−𝑣 𝑙
2𝜏 𝑙
(cos (𝜃 )−𝑒 cos (𝜃+𝛿) )−𝑣𝑟
2𝜏𝑟
(cos (𝜃 )+𝑒cos (𝜃+𝛿 ) )+ 14
(𝑣𝑟−𝑣 𝑙 ) (− sin (𝜃 ) (𝑣𝑟+𝑣 𝑙 )−𝑒 sin(𝜃+𝛿)(𝑣𝑟−𝑣𝑙 )) )
Etapas do Projeto
Modelagem
• Definição do algoritmo de navegação• Escolha do modelo do veículo e do método de controle
Projeto
• Projeto do simulador• Projeto dos componentes de Hardware• Projeto dos componentes de software
Implementa
ção
• Implantação dos componentes de Hardware• Implantação dos componentes de Software
Simulador
Hardware
Módulo de Comunicação
ControladorDriver dos Motores
Motor 1
Motor 2
Sensor de Velocidade
Sensor de Velocidade
Hardware
Arduino UNO Comunicação – XBee
Motores Disco excitador
Hardware
Foto do carro montado
Software
Aquisição da Posição Atual
Cálculo do caminho mais
curto
Envio das instruções de
navegação
• Cálculo do caminho mais curto: Algoritmo A*
• Envio das Instruções: Protocolo de comunicação serial via ZigBee
Software
• Recepção de dados• Envio de dados
Comunicação
• Algoritmo A*• Suavização de trajetória
Path-finding
• Determinação do setpoint de posição• Linearização exata• Controle de Velocidade
Controlador
SoftwareAquisição de
Dados (Embarcado)
Envio dos dados
(Comunicação)
Determinação da trajetória
(Path--Finding)
Controlador no Servidor
(Controlador)
Envio dos Dados
(Comunicação)
Controlador no Veículo
Etapas do Projeto
Modelagem
• Definição do algoritmo de navegação• Escolha do modelo do veículo e do método de controle
Projeto
• Projeto do simulador• Projeto dos componentes de Hardware• Projeto dos componentes de software
Implementa
ção
• Implantação dos componentes de Hardware• Implantação dos componentes de Software