A SIMULAÇÃO E ANALISE DE SISTEMA DE CONTROLE DE MISSÃO

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SIMULAÇÃO E ANALISE DE SISTEMA DE CONTROLE DE MISSÃO

Giovani Rodrigo Glitz (PIBIC/), Sandro Batistella (Orientador), e-mail:.

Universidade Estadual do Oeste do Paraná/Centro de

Área e sub-área do conhecimento conforme tabela do CNPq, fonte Arial 12, negrito, justificado, espaço simples.

Palavras-chave: ROS, Octomap, AUV.

Resumo:

Insira aqui o resumo do artigo. Não será permitido o uso de figuras ou tabelas nesta seção. Fique atento ao número de palavras, o número máximo permitido é de 250 palavras. A fonte utilizada é Arial 12, espaço simples e parágrafo justificado.

Introdução

Na robótica aquática, os autonomous underwater vehicles – AUV, como o nome diz, são veículos subaquáticos não tripulados, os quais executam uma trajetória ou missão sem operação humana, pois através da inteligência existente no seu sistema de controle embarcado, são capazes de operar de modo autônomo seguindo uma missão pré-definida.

Esta missão consiste em um conjunto de etapas as quais o AUV deve executar, como por exemplo se mover de um ponto a outro, ligar ou desligar sensores, etc. Esta operação autônoma é possível devido a um Sistema de Controle de Missão (SCM), o qual transforma a missão em uma sequência de tarefas, que nada mais são do que comandos para os atuadores do veículo. O SCM também é responsável por tratamento de erros da missão, como por exemplo a impossibilidade do prosseguimento do trajeto ou alguma falha no sistema do veículo.

Materiais e métodos

Para a simulação dos modelos cinemáticos e dinâmicos do AUV foi utilizado o software MATLAB, já para a parte sensorial do veículo e simulação do ambiente foi utilizado o software UWSim, no qual foi simulado um ambiente aquático com obstáculos, tendo como resposta dados do sensor de distância.

Para a implementação do SCM em questão, foi utilizado a plataforma ROS, a qual permite uma fácil comunicação entre vários processos, sendo também necessário o uso de comunicação via protocolo TCP entre o SCM e a simulação em MATLAB.

O SCM foi dividido em 6 partes, sendo elas: planejador, navegador, comunicador, mapeamento, path_planner e publicador. Primeiramente, com a simulação iniciada, o comunicador recebe a posição AUV e a publica para os outros processos, enquanto isso o mapeamento recebe os dados do sensor de distância e, com o auxílio da plataforma Octomap, gera um mapa no formato Octree o qual é utilizado pelo path_planner.O planejador é responsável por carregar a missão do AUV e enviá-la, ponto a ponto, pro navegador, o qual por sua vez publica este ponto para o path_planner que, dentro de um loop, verifica se há algum obstáculo no trajeto desejado, caso houver algo, ele encaminha uma nova rota ao navegador, o navegador também envia estes pontos a simulação do AUV e retorna para o planejador se o veículo chegou ao seu destino ou se houve algum erro. Por fim o publicador é o responsável por enviar os dados da missão e posição do veículo para um ambiente onde esses dados possam ser visualizados, neste caso o RVIZ. Abaixo temos um diagrama do funcionamento

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Figura 1 - Diagrama do SCM

Os processos ImagePipeline e Sensor Broadcaster convertem os dados do sensor de distância do AUV para uma posição em referência a um ponto inercial, e o TF Broadcaster é responsável por receber os dados de posição do AUV e publica-los para a visualização do operador.

Para a simulação do ambiente no UWSim foi utilizado um mapa feito em blender. Abaixo temos uma imagem do ambiente criado, contendo 2 obstáculos na rota testada

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Figura 2 – Ambiente UWSim

Resultados e Discussão

Nos primeiros testes notou-se a necessidade de dividir as rotas em sub-rotas antes de envia-las ao AUV, pois quando a trajetória era alterada devido a algum obstáculo o AUV demorava a fazer curvas, assim atingindo o obstáculo antes de poder desvia-lo.

Após esta correção obtivemos uma boa trajetória executada pelo AUV, como mostra a imagem a baixo.

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Figura 3 - Visualização do resultado da simulação

Podemos ver nesta imagem o obstáculo da simulação representado no mapeamento e as trajetórias calculadas pelo SCM, a missão neste caso possuía somente dois pontos, o primeiro em (15;0;0) e o segundo em (1,5;8;0), a partida foi na origem (0;0;0). As linhas azuis representam as rotas geradas pelo path_planner, como vemos primeiramente a rota entre (0;0;0) e (15;0;0) era uma linha reta, mas devido ao obstáculo ela foi recalculada, passando pelo lado do objeto, se dividindo em 3 pontos: (1,6;3;0), (8;4,5;0) e (15;0;0), caso o desvio não fosse possível a missão do AUV seria abortada por não haver nenhum caminho valido. Após atingir o primeiro ponto da missão, a rota para o segundo ponto foi calculada, por ser um caminho livre não foi necessário a geração de outros pontos para desvio de obstáculos.