Geração de trajetória em espiral e navegação com desvio de obstáculos para veículos aéreos não-tripulados

• Autor(a) principal: Koslosky, Emanoel
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3916
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO; Veículo aéreo não tripulado; Simuladores de vôo; Dispositivos de treinamento simulado; Sensoriamento remoto; Levantamentos de rotas; Energia elétrica - Transmissão - Manutenção e reparos; Drone aircraft; Flight simulators; Synthetic training devices; Remote sensing; Route surveying; Electric power transmission - Maintenance and repair; Ciência da Computação

As companhias de energia elétrica efetuam a distribuição de energia elétrica, na maioria das vezes, através de linhas de transmissão por cabos aéreos que percorrem longas distâncias desde a origem da produção, até os centros consumidores. Para garantir a continuidade com o mínimo de interrupção no fornecimento de energia, há a necessidade de inspeção e manutenção periódicas nas linhas e nas respectivas torres de sustentação. Também as companhias de telecomunicação precisam executar procedimento de inspeção nas torres. Estas empresas têm interesse em sistemas de inspeção automatizados e remotamente controlados, pois oferecem menor custo e risco ao operador. O estado da arte mostra diversas soluções, desde robôs que se deslocam no cabo, a Veículo Aéreo não Tripulado (VANT), em inglês “Unmanned Aerial Vehicle” (UAV). O emprego de VANTs no monitoramento em geral, é um processo multi-disciplinar que envolve aspectos de aerodinâmica, hardware de sistemas embarcados, sistema de controle, algoritmos de geração de missão e execução da navegação, entre outros. Cada aspecto pode ter diversas soluções. Neste trabalho é proposta uma solução para a geração e execução de missão para a inspeção de torres, permitindo uma visão completa do ativo inspecionado. Para isso foram propostos quatro algoritmos principais: (i) geração de trajetória o qual cria uma série de waypoints (coordenadas no espaço que correspondem a pontos de navegação) definindo uma espiral, através de parâmetros que o operador informa, como a distância entre o centro da torre e o ponto inicial da navegação onde o VANT é posicionado; (ii) um algoritmo para detecção de obstáculos no espaço que utiliza sensores de distância ultrassônicos; (iii) um planejador de trajetória em tempo de navegação que permite ao VANT desviar dos obstáculos cujo algoritmo se baseia em trajetória circular formada por pontos interpolados e (iv) um gerenciador de missão que tem o objetivo de escalonar os waypoints, tanto da rota principal em espiral, quanto dos waypoint gerados pelo algoritmo de desvio de obstáculo. Para a validação da solução proposta, foram criados três cenários em software simulador, sendo o primeiro sem obstáculo para servir como controle. O segundo com obstáculos longos dispostos longitudinal e transversalmente à trajetória em espiral, além de um conjunto de obstáculos em zig-zag. O terceiro cenário, mais simples, porém representando um obstáculo com extensão maior que o VANT. Cada cenário possibilitou a validação da rota calculada e a executada e permitiu identificar o desempenho dos algoritmos. Os dados das execuções dos experimentos em cada cenário com obstáculos foram comparados e com o cenário de controle. Como resultado, foi possível observar que a trajetória aumenta em comparação com a calculada proporcionalmente a quantidade de execuções de desvio de obstáculos, surgindo oportunidade para melhoria como trabalhos futuros. No entanto, os resultados obtidos nas simulações mostraram que a solução é viável.