Métodos reactivos basados en campos potenciales para UAVs

Abstract

Este trabajo presenta un método reactivo para evitar colisiones de vehículos aéreos no tripulados (Unmanned Aerial Vehicles, UAVs, en inglés) mofificando la trayectoria. El método reactivo implementado está basado en campos potenciales. El objetivo es que cualquier vehículo aéreo no tripulado (UAV) alcance las posiciones deseadas desde una posición de inicio y siguiendo un plan de vuelo, evitando las posibles colisiones con el entorno que se detecten durante el vuelo. Se ha realizado una primera implementación en Matlab considerando problemas en dos dimensiones y posterioremente una implementación en C++ considerando tres dimensiones. Para esta última se ha utilizado un framework llamado Sistema Operativo Robótico (Robot Operating Systems, ROS, en inglés) muy útil para el desarrollo de software para robots. La detección de obstáculos en el entorno se hace a partir de las lecturas de un láser Hokuyo UTM 30 LX que va montado en un servo Dynamixel y gira un ángulo determinado para calcular la nube de punto 3D del entorno. ROS (ROS) nos facilita librerías, visualizadores, gestión de mensajes y paquetes de datos entre otras. Con ella conseguimos olvidarnos del hardware y realizar simulaciones bastante acordes con la realidad. Este trabajo forma parte del proyecto Aerial Robotics Cooperative Assembly System (ARCAS) cuyo propósito el desarrollo y validación experimental del primer sistema robótico cooperativo para ensamblaje y construcción de estructuras en lugares poco accesibles

This project presents a reactive approach to prevent collisions of UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) by modifiying the path. The reactive method implemented is based on potential fields. The goal is that any Unmanned Aerial Vehicle (UAV) reaches the desired positions from a starting point and following a flight plan, avoiding possible collisions with the environment which will be detected during the flight. There has been a first implementation in Matlab considering problems in two dimension and, after that, an implementation in C++, this time, considering three dimensions. For this last one, we used a framework called Robot Operating System (ROS), a very useful tool for the development of robots softwares. The detection of obstacles in the environment is done by using the readings of a Hokuyo UTM 30 LX laser which is coupled to a Dynamixel servo and rotates at a certain angle to determinate the 3D point cloud environment. ROS will facilitates us with libraries, displays, message management and data packs among others. With it, we get to forget about the hardware and perform simulations quite consistent with reality. This project is part of the Aerial Robotics Cooperative Assembly System (ARCAS) whose purpose is the development and experimental validation of the first cooperative robotic system for assembly and construction of structures in places where the acces is limited.