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Tipo de Documento: Dissertação
Título: Planejamento de movimento agressivo para um sistema de quadricóptero com carga suspensa baseado em RRT
Título(s) alternativo(s): Aggressive motion planning for a quadrotor system with slung load based on RRT
Autor(es): Silveira Júnior, Jefferson de Lima
Data do documento: 3-Mar-2020
Orientador: Givigi Júnior, Sidney Nascimento
Coorientador: Freire, Eduardo Oliveira
Resumo: A utilização de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs), também chamados de drones, tem crescido bastante. Isto se deve ao desenvolvimento da tecnologia, que permitiu uma maior facilidade de utilização, versatilidade de aplicações e redução dos custos de produção. Os setores favorecidos com o crescimento da comercialização de drones são vários e, entre eles, está o setor de transporte. Nesse setor, uma aplicação pouco explorada que pode trazer benefícios para a sociedade é adicionar a capacidade de transporte de cargas em drones. Isso pode ser feito através de um cabo com mecanismos de fixação no drone e na carga. Em contrapartida, a adição do cabo permite a oscilação da carga, que gera uma necessidade do desenvolvimento de arquiteturas de planejamento de movimento e controle capazes de lidar com o problema das oscilações de forma eficiente. Entre as abordagens utilizadas para resolver o problema, estão as aplicações de aprendizado por reforço e otimização quadrática para gerar trajetórias livres de obstáculos ótimas e realizáveis. Embora tais técnicas forneçam um planejamento de movimento ótimo, o sucesso da solução depende da restrição dos obstáculos a geometrias simples e convexas. Nesta dissertação, é proposto um planejador de movimento que gera trajetórias que respeitam as restrições dinâmicas e cinemáticas e que não restringe a geometria dos obstáculos. Para tal, é proposta uma variante do algoritmo Rapidly-exploring Random Tree (RRT), que é um algoritmo de planejamento aleatório. A partir dos resultados obtidos em ambientes com diferentes tipos de obstáculos, foi possível verificar que o algoritmo proposto é capaz de solucionar o problema de planejamento de movimento em diversas situações.
Abstract: The application of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), also called drones, has been growing lately. That is due to advances in technology, which has made them more accessible, versatile, and has also reduced production costs. Drone technology has been used in many commercial applications, including the transport segment. In this segment, drones can bring benefits to society as load vehicles. For this purpose, a cable is used to suspend and transport the load with the drone. However, the cable allows oscillations in the load, which requires the development of motion planning and control architectures capable of handling the oscillation efficiently. Many algorithms can be used to solve such problems, including reinforcement learning or quadratic programming to generate feasible and optimal collision-free trajectories. Although these techniques provide optimal motion planning, the success of finding a solution depends on geometric constraints for simple and convex obstacles. This dissertation proposes a motion planner that generates feasible trajectories and does not constrain the obstacle geometry. To this end, a variant of the algorithm Rapidly-exploring Random Tree (RRT) is proposed, which is a randomized motion planning algorithm. Results show that the proposed algorithm is able to solve the motion planning problem in many situations.
Palavras-chave: Engenharia elétrica
Drones
Robótica
Planejamento de movimento
Planejamento probabilístico
Robótica aérea
Motion planning
Probabilistic planning
Aerial robotics
área CNPQ: ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Agência de fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Idioma: por
Sigla da Instituição: Universidade Federal de Sergipe
Programa de Pós-graduação: Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Citação: SILVEIRA JÚNIOR, Jefferson de Lima. Planejamento de movimento agressivo para um sistema de quadricóptero com carga suspensa baseado em RRT. 2020. 91 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2020.
URI: http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/16163
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