Sistema de Controle de Descida de um Quadricóptero baseado em Marcadores Fiduciais

• Processo: 24/18500-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica - Eletrônica Industrial, Sistemas e Controles Eletrônicos
• Pesquisador responsável: Roberto Santos Inoue
• Beneficiário: Lucas Bosso de Mello
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Marcadores fiduciais Robótica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: ArUco Marker | Controle de pouso | Drone Quadricóptero | Marcadores Fiduciais | Pouso autônomo | Robótica

Resumo

Sabe-se que os Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) desempenham uma ampla variedade de tarefas, que muitas vezes necessitam que a aeronave realize pousos durante a operação. Isso pode ser observado em operações de entregas de bens materiais, por exemplo. Nesse cenário, é importante que o pouso seja realizado com alta precisão, garantindo segurança do ambiente e do drone. Neste trabalho de Iniciação Científica, será desenvolvido um pacote de pouso que controle o posicionamento do quadricóptero durante a aterrissagem, visando obter pousos altamente precisos sobre o ponto da plataforma desejado pelo usuário. Para isso, utilizar-se-á marcadores fiduciais para estimativa da altitude e uma câmera acoplada para reconhecimento destes. Além disso, o drone possui um sistema de GPS e odometria, que poderão fornecer informações para fusão através de um filtro de Kalman com a medida de altitude do marcador fiducial. A fusão fornecerá uma estimativa de altitude do drone mais precisa, permitindo que o controlador de descida realize um pouso mais suave.O algoritmo será desenvolvido utilizando o marcador fiducial ArUco, o qual apresenta elevada detecção pelas câmeras e baixo custo computacional. Para desenvolvimento do pacote de pouso, pretende-se utilizar o driver bebop_autonomy para o framework Robot Operating System (ROS) com um quadricóptero, o Parrot Bebop 2. O filtro de Kalman será utilizado para fornecer uma melhor estimativa da posição do drone a partir da odometria e do GPS, e com esse posicionamento estimado, aplicar-se-á um PID para controlar a descida e centralizar a aeronave na plataforma. Por fim, para validação final, o algoritmo será aplicado diretamente ao drone, visando obter pousos precisos na plataforma desenvolvida. Essa precisão será analisada estatisticamente por meio da posição final real do quadricóptero e da posição prevista.