Estudi i disseny del control de trajectòries d’un vehicle aeri no tripulat (UAV) pel seguiment d’objectes mitjançant la visió

Abstract

Aquest projecte sorgeix de la idea d’implantar en un vehicle aeri no tripulat un sistema de seguiment per a un objecte en moviment mitjançant la visió, és a dir, sense que ningú piloti el vehicle amb un control remot. El projecte en qüestió consisteix en l’estudi d’un sistema que sigui capaç de determinar la posició del Drone mitjançant la visió, és a dir, a partir de les imatges adquirides per la càmera frontal del Drone, així com també, el disseny d’un controlador capaç de controlar la trajectòria d’aquest. La primera part del projecte està enfocada en l’estudi del software, el ROS, utilitzat per a la comunicació entre l’ordinador i el Drone. Tanmateix, també s’ha estudiat un sistema visual de navegació present en el software esmentat, el qual és l’origen de les modificacions pertinents per a la consecució de l’objectiu. A més de l’estudi del software utilitzat, també s’ha realitzat un estudi del hardware que s’ha fet servir per dur a terme el seguiment de l’objecte, concretament, del vehicle aeri no tripulat Ar.Drone 2.0 de Parrot. La segona part està basada en la realització de les pertinents modificacions del sistema de navegació existent aconseguint, així, focalitzar l’anàlisi de la posició en l’objecte que es vol seguir. S’ha efectuat, també, una cerca de la planta del Drone per poder dissenyar un sistema de control capaç de realitzar la trajectòria necessària a l’hora de seguir l’objecte. Aquest sistema ha estat simulat abans d’implantar-lo en el programa realitzat. Aquest programa gestionarà l’adquisició de les dades del sistema visual de navegació i portarà a cap les pertinents accions de control per situar el Drone en la posició desitjada respecte a l’objecte en moviment. Finalment, s’han efectuat diversos experiments que han permès extreure diferents conclusions respecte al sistema de seguiment dissenyat

This project arose from the idea to implement in an unmanned aerial vehicle a monitoring system for a moving subject by means of vision, that is to say, with nobody piloting the vehicle with a remote control. The project consists of conceiving a system capable of determining the Drone position through the vision, which means through the images acquired by the frontal camera of the Drone, as well as the design of a controller able to monitor its path. The first part of the project is focused on the study of the software, the ROS, which is used to communicate the computer and the Drone. However, it has also been studied a visual navigation system integrated in the software, which is the origin of the corresponding modifications so as to achieve the objective. In addition to the study of the used software, it also took place a research about the used hardware, which carries out the monitoring of the subject, concretely the UAV Ar. Drone 2.0. from Parrot. The second part is based in the application of the corresponding modifications of the existing navigation system in order to focus the analysis of the position on the monitored subject. A research of the Drone’s plan took place to design a monitoring system capable of making the necessary path to follow the subject. This system has been simulated before its implantation in the created program, which will manage the data acquisition from the visual navigation system and will carry out the corresponding monitoring actions to place the Drone in the desired position regarding the moving subject. Finally, multiple tests have been done that allowed to draw different conclusions concerning the designed monitoring system