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Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo George Andrew Brindeiro.

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1 Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo George Andrew Brindeiro

2 Sumário Introdução Contextualização do projeto Estado atual do projeto Tarefas Futuras Conclusão 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo1

3 Introdução O problema da Localização A partir de medidas de sensores diversos, obter estimativas confiáveis de posição, velocidade e atitude em relação a um sistema de coordenadas de referência 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo2

4 Introdução Interno Externo Natural Artificial Ambiente LADAR Visão Estéreo GPS UMI Odometria Sensores Posição Velocidade Atitude Variáveis de Estado Bidimensional Tridimensional Dimensão do Espaço Sistema de coordenadas livre SLAM Mapas pré- definidos Cartografia 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo3

5 Introdução Sensores Proprioceptivos Acelerômetro Mede as componentes tridimensionais da força específica atuando sobre o corpo em que está preso Girômetro Mede as componentes tridimensionais da velocidade de rotação em torno de cada um de seus eixos de máxima sensibilidade Magnetômetro Mede as componentes tridimensionais do campo magnético local 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo4

6 Introdução Sensores Exteroceptivos Receptor GPS Dispositivo que é capaz de fornecer estimativas de posição e velocidade a partir de sinais emitidos por satélites artificiais Figura 1 – Sistemas de coordenadas E e N 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo5

7 Introdução 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo6 Figura 2 – Sensores utilizados no projeto (a) MEMSense NanoIMU(b) GPS Novatel OEMV-1 (a)(b)

8 Contextualização Mestrado do prof. Antônio Padilha (2007) Título da Dissertação: Desenvolvimento de um sistema de localização 3D com aplicação para robôs aéreos Desenvolvimento de sistema de baixo custo com altímetro, acelerômetro, girômetro, magnetômetro e receptor GPS Descrição dos modelos dos sensores utilizados Modelagem do problema de localização utilizando quatérnios Procedimentos de calibração dos sensores Algoritmos de fusão sensorial 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo7

9 Contextualização Figura 3 – Arquitetura do sistema de localização 3D proposto na dissertação do prof. Antônio Padilha 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo8

10 Contextualização Figura 4 – Sistema de localização 3D e ambiente de experimentação em tempo real 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo9

11 Contextualização Figura 4 – Diagrama de blocos do FKE de localização 3D 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo10

12 Contextualização Aplicação: Carros autônomos Figura 5 – Boss (CMU), Junior (Stanford), Google Car 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo11

13 Contextualização Aplicação: Carros autônomos Figura 6 – Veículo Autônomo (UFMG) e Baliza Automática (GRACO – UnB) 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo12

14 Estado atual do projeto Figura 7 – Leituras do Acelerômetro (a) Eixo x (b) Eixo y (c) Eixo z (a)(b) (c) 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo13

15 Estado atual do projeto Figura 8 – Leituras do Girômetro (a) Eixo x (b) Eixo y (c) Eixo z (a)(b) (c) 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo14

16 Estado atual do projeto Figura 9 – Leituras do Magnetômetro (a) Eixo x (b) Eixo y (c) Eixo z (a)(b) (c) 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo15

17 Estado atual do projeto Figura 10 – Projeto da PCI no Altium Designer 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo16

18 Estado atual do projeto Figura 11 – Placa fabricada no SeedStudio 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo17

19 Estado atual do projeto Figura 12 – Testes de alimentação da placa e conectividade das trilhas 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo18

20 Estado atual do projeto Figura 13 – Montagem da placa com GPS e UMI 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo19

21 Tarefas Futuras Software para coleta de dados Ensaios com o módulo em ambiente externo Calibração dos sensores EKF/UKF para fusão sensorial 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo20

22 Tarefas Mais Futuras Montar mais módulos Software para envio de dados para DGPS Ensaios com módulos trocando mensagens Filtro distribuído para localização cooperativa 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo21

23 Conclusão Objetivo Construir novo sistema de localização 3D utilizando GPS/UMI para utilização em robôs móveis em ambiente externo Localização no LARA Filtragem Estocástica + Sistemas Híbridos Robótica + Visão computacional Ambientes Inteligentes Muito o que fazer este semestre! 16/11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo22

24 Referências Bibliográficas A. P. L. Bo e G. A. Borges. Desenvolvimento de um sistema de localização 3D com aplicação para robôs aéreos. Dissertação de Mestrado, Dep. de Engenharia Elétrica, Universidade de Brasília, D. H. Titterton, J. L. Weston. Strapdown inertial navigation technology. Peter Peregrinus LTD. on behalf of the Institution of Electrical Engineers, J. B. Kuipers. Quaternions and rotation sequences: a primer with applications to orbits, aerospace and virtual reality. Princeton University Press, M. S. Grewal, L. R. Weill, A. P. Andrews. Global Positioning Systems, Inertial Navigation and Integration. JohnWiley & Sons, A. H. Jazwinski. Stochastic Processes and Filtering Theory. Dover Publications, /11/2011Sistema de localização por GPS/UMI para robôs móveis em ambiente externo23


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