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