Planejamento de movimento agressivo para um sistema de quadricóptero com carga suspensa baseado em RRT

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silveira Júnior, Jefferson de Lima
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFS
Texto Completo: http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/16163
Resumo: 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.
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spelling Silveira Júnior, Jefferson de LimaGivigi Júnior, Sidney NascimentoFreire, Eduardo Oliveira2022-08-23T11:11:25Z2022-08-23T11:11:25Z2020-03-03SILVEIRA 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.http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/16163The 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.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.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESSão CristóvãoporEngenharia elétricaDronesRobóticaPlanejamento de movimentoPlanejamento probabilísticoRobótica aéreaMotion planningProbabilistic planningAerial roboticsENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAPlanejamento de movimento agressivo para um sistema de quadricóptero com carga suspensa baseado em RRTAggressive motion planning for a quadrotor system with slung load based on RRTinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPós-Graduação em Engenharia ElétricaUniversidade Federal de Sergipereponame:Repositório Institucional da UFSinstname:Universidade Federal de Sergipe (UFS)instacron:UFSinfo:eu-repo/semantics/openAccessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81475https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/16163/1/license.txt098cbbf65c2c15e1fb2e49c5d306a44cMD51ORIGINALJEFFERSON_LIMA_SILVEIRA_JUNIOR.pdfJEFFERSON_LIMA_SILVEIRA_JUNIOR.pdfapplication/pdf7964025https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/16163/2/JEFFERSON_LIMA_SILVEIRA_JUNIOR.pdfd78f28cd653624ac4abe0b06b2e5fbbcMD52TEXTJEFFERSON_LIMA_SILVEIRA_JUNIOR.pdf.txtJEFFERSON_LIMA_SILVEIRA_JUNIOR.pdf.txtExtracted texttext/plain181882https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/16163/3/JEFFERSON_LIMA_SILVEIRA_JUNIOR.pdf.txt19b0ab8e331267e57df004acecfcac4eMD53THUMBNAILJEFFERSON_LIMA_SILVEIRA_JUNIOR.pdf.jpgJEFFERSON_LIMA_SILVEIRA_JUNIOR.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1289https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/16163/4/JEFFERSON_LIMA_SILVEIRA_JUNIOR.pdf.jpgfeafbe04b9598ce95d1ecc239361ae64MD54riufs/161632022-08-23 08:11:25.473oai:ufs.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://ri.ufs.br/oai/requestrepositorio@academico.ufs.bropendoar:2022-08-23T11:11:25Repositório Institucional da UFS - Universidade Federal de Sergipe (UFS)false
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