Modelagem e simulação de VANTs de alto desempenho em sistemas integrados com o ROS

Resumo

Um Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT), também conhecido como drone, é uma aeronave que não necessita de um piloto embarcado para ser manuseada. Nas últimas décadas seu uso teve uma ascensão expressiva, ocasionada, em grande parte, pela sua habilidade de operar em ambientes complexos. A pesquisa proposta tem como objetivo o desenvolvimento e a implementação da simulação computacional de um enxame de VANTs quadrirrotores, assim como a determinação de parâmetros físicos de drone real adquirido para a pesquisa que serão inseridos no modelo virtual a ser desenvolvido. Na implementação do modelo virtual do drone DJI Phantom 4 Pro, as características físicas foram coletadas de dados no próprio modelo e também na medição experimental do modelo real. O framework Gazebo foi utilizado para a modelagem propriamente dita implementando um modelo tridimensional do drone e, dessa forma, representar suas características cinéticas e dinâmicas, componentes móveis e restrições espaciais. O auxílio do framework ROS (Robot Operating System), que é voltado ao desenvolvimento de programas para controle de sistemas robóticos, foi importante, pois fornece funcionalidades para integração de sistemas virtuais e reais junto ao Gazebo. Para validação e análise do sistema testes foram realizados com a simulação em ambientes virtuais onde ajustes podem ser realizados a fim de corrigir possíveis problemas. Como resultado foi obtida uma simulação bem próxima do esperado com a estrutura externa do Phantom implementada, assim como suas respectivas características. Além disso, também foi inserido um sensor a laser que detecta a distância de objetos ao drone e uma superfície com relevo para o ambiente da simulação. Portanto, espera-se obter com o presente projeto o desenvolvimento de uma modelagem e simulação de VANT comercial de alto desempenho que possa ser utilizado, visto que será disponibilizado para uso na internet, como ferramenta para testes de algoritmos e estratégias de controle a serem implementadas em drones reais.