Diseño e implementación de un sistema de visión artificial para planeación de trayectoria de un vehículo aéreo no tripulado en un entorno cerrado utilizando ROS

Abstract

El presente proyecto muestra el diseño, construcción e implementación de un sistema de visión por computador para la generación de trayectoria de vuelo de un vehículo aéreo no tripulado específicamente para entornos cerrados utilizando la plataforma ROS, cuyo objetivo es la estimación de posición de la aeronave utilizando marcadores visuales siendo aplicados criterios de visión por computador, además de la generación de trayectoria en base a algoritmos para la evasión de obstáculos y posteriormente la realización de seguimiento de trayectoria por parte de la aeronave. En el capítulo uno se detalla la introducción, antecedentes y objetivos del proyecto. El capítulo dos muestra conceptos de visión por computador, robótica aérea particularmente de los cuatrirotores, algoritmos para planeación de rutas de vuelo, definición de la plataforma ROS y controlador PID. En el capítulo siguiente se muestra el diseño y selección de materiales para la construcción del bastidor donde será montado el arreglo de cámaras para el sistema de visión por computador. En el capítulo cuatro se detalla el diseño, simulación y selección de materiales para la posterior construcción del vehículo aéreo no tripulado, incluyendo el diseño del circuito para la implementación de marcadores visuales y el circuito para comunicación inalámbrica a 2.4 GHz de la aeronave con el software de control. A continuación en el capítulo cinco se muestra el diseño del controlador PID para la aeronave y el diseño de algoritmos para la generación de trayectoria. En el capítulo seis se detalla la construcción de componentes mecánicos del proyecto, implementación de componentes eléctricos, electrónicos y software en general incluyendo la realización de una HMI de supervisión y monitoreo. En el capítulo siguiente se muestran las pruebas realizadas en cuanto a posicionamiento, seguimiento de trayectoria y coste computacional. Finalmente en el capítulo ocho se presentan conclusiones, recomendaciones para mejorar el funcionamiento del sistema y propuestas de trabajos futuros en base al trabajo de titulación actual.