Titulo Estágio
Planeamento de Trajectórias e Análise de Navegabilidade em Ambientes Florestais
Áreas de especialidade
Sistemas Inteligentes
Engenharia de Software
Local do Estágio
ISR e Ingeniarius, Lda.
Enquadramento
Consultar Versão Online em: https://home.isr.uc.pt/~david.portugal/Msc/2019-20_Traversability_Analysis_&_Path-Planning.pdf
O planeamento de trajectórias e análise de navegabilidade é essencial para a navegação segura e operação autónoma das máquinas florestais do futuro. No âmbito do projecto SEMFIRE [1], pretende-se dotar um robô terrestre de grande porte com a capacidade de planear trajectórias em ambientes florestais, descriminando caminhos atravessáveis para navegação, permitindo o suporte de diversas operações, tais como tarefas de percepção artificial e limpeza florestal.
O principal objectivo deste trabalho passa assim por implementar métodos de planeamento de trajectórias e análise de travessia em ambiente florestal para atingir uma configuração alvo, tendo em conta as características 3D do ambiente, a manobrabilidade e as características do robô, cujo meio de locomoção se baseia num sistema robusto de lagartas. O robô possui também diversas câmaras de diferentes modalidades (profundidade, multispectral, termal) e outros sensores (por ex. laser 3D). Assim sendo, pretende-se que o aluno estude técnicas de planeamento de trajectórias (path planning) e análise de nevagabilidade (traversability analysis), adaptadas a robôs de exterior, e as teste, compare, implemente e integre na máquina autónoma instrumentada, através da framework ROS [2].
Palavras-chave: Planeamento de Trajectórias; Análise de Navegabilidade; Robótica Florestal; Navegação; Percepção Artificial.
Referências:
[1] M. S. Couceiro, D. Portugal, J. F. Ferreira, R. P. Rocha: “SEMFIRE: Towards a new generation of forestry maintenance multi-robot systems”, In 2019 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII), pp. 270-276. Disponível em: https://home.isr.uc.pt/~david.portugal/Pubs/2019_CPFR_IEEE_SI2019.pdf e http://semfire.ingeniarius.pt
[2] ROS.org: Powering the World’s Robots [Online]. Disponível em: http://www.ros.org
[3] P. Papadakis: “Terrain traversability analysis methods for unmanned ground vehicles: A survey”. Disponível em: https://hal.inria.fr/file/index/docid/801220/filename/Papadakis-EAAI13-Terrain-Traversability-Analysis-for-Unmanned-Ground-Vehicles-a-Survey.pdf
[4] ROS Global Planner. Disponível em: http://wiki.ros.org/global_planner
Objetivo
Para cumprir o objectivo primordial do trabalho, o aluno:
• Fará uma revisão aprofundada da literatura de planeamento de trajectórias e análise de travessia para navegação em ambientes exteriores e, particularmente, em ambientes florestais.
• Desenhará uma arquitectura de pleaneamento e análise, que irá alimentar o sistema de navegação do robô com base no trabalho anterior de levantamento e no âmbito do projecto SEMFIRE.
• Efectuará um estudo de desempenho pormenorizado de um conjunto seleccionado de técnicas do estado da arte para análise de navegabilidade [3] e planeamento de trajectórias [4].
• Irá implementar o método, validando e analisando o seu desempenho em ambientes florestais simulados, datasets reais recolhidos com o robô para limpeza florestal através do seu sistema sensorial, e/ou testes reais.
Plano de Trabalhos - Semestre 1
• Revisão aprofundada da literatura de planeamento de trajectórias e análise de travessia para navegação em ambientes exteriores e, particularmente, em ambientes florestais.
• Familiarização com a framework ROS: Robot Operating System.
• Design de uma arquitectura de pleaneamento e análise, que irá alimentar o sistema de navegação do robô com base no trabalho anterior de levantamento e no âmbito do projecto SEMFIRE.
• Escrita do Relatório Intermédio.
Plano de Trabalhos - Semestre 2
• Estudo de desempenho pormenorizado de um conjunto seleccionado de técnicas do estado da arte para análise de navegabilidade [3] e planeamento de trajectórias [4].
• Implementação do método, validando e analisando o seu desempenho em ambientes florestais simulados, com datasets reais recolhidos com o robô para limpeza florestal através do seu sistema sensorial, e/ou testes reais.
• Escrita da Dissertação.
Condições
Esta metodologia resultará numa técnica com comprovado desempenho em termos de planeamento de trajectórias e análise de travessia do terreno, que será devidamente demonstrada pelo aluno e documentada na sua Dissertação de Mestrado.
Observações
Este trabalho de dissertação irá decorrer tanto no Instituto de Sistemas e Robótica da Universidade de Coimbra (ISR-UC) como na empresa Ingeniarius, Lda., líder do consórcio SEMFIRE.
Orientador (ISR): Doutor David Portugal, david.portugal@deec.uc.pt
Co-orientador (ISR): Doutor João Filipe Ferreira, jfilipe@isr.uc.pt
Orientador
David Portugal
david.portugal@deec.uc.pt 📩