Diseño de un sistema de evasión de obstáculos fijos y móviles para un vehículo de superficie

Abstract

El corazón de un vehículo de superficie no tripulado (USV), costa de un sistema embebido multi-sensor, capaz de fusionar eficientemente los datos de sensores y controlar los actuadores principales. El sistema de piloto automático y la navegación autónoma se logran mediante el uso de una gran variedad de sensores y actuadores, como acelerómetros, giroscopios, magnetómetros, GPS, motores brushless y servomotores. El uso de Algoritmos optimizados, para la evasión de obstáculos móviles y fijos, así como el reconocimiento del entorno permite y la toma de decisiones, permiten la implementación de un sistema completamente autónomo. Este trabajo tiene como objetivo implementar el hardware y el software para un vehículo de superficie no tripulado, con especial énfasis en un algoritmo optimizado para la evasión de obstáculos que completamente las capacidades del piloto automático. El Firmware desarrollado optimiza el uso del sistema embebido para concentrar la potencia y el poder del procesador en la fusión de datos de sensores y en el proceso de toma de decisiones necesarios para la implementación del algoritmo de evasión de obstáculos, esto se logra usando varias interrupciones y acceso directo a memoria (DMA), para la comunicación y adquisición de datos, cuando sea necesario, descargando al procesador y dar más prioridad a la ejecución del algoritmo de evasión de obstáculo.

A robust multi-sensor embedded system, able to effectively fusion raw data and control the main actuators, is the heart of an unmanned surface vehicle (USV). Autopilot system and autonomous navigation are achieved by using a great variety of sensors and actuators, such as accelerometers gyroscopes, magnetometers, GPS, brushless motors and servomotors. Advanced optimized algorithms to implement the avoidance of mobile and stationary obstacles, as well as the environment recognition and decision making of the vehicle, enable the realization of fully autonomous systems. This work aims to implement the hardware and software for an unmanned surface vehicle, with special focus on an advanced optimized obstacle avoidance algorithm to support the autopilot capability. The developed firmware optimizes the use of the embedded system in order to focus the power and resources of the main processor to the sensor data fusion and decision-making process needed for the implemented obstacle avoidance algorithm. This feature is enabled by using a variety of interruptions and direct memory access (DMA) to communication and data acquisition, when needed. offloading the processor and giving more priority to the execution of the obstacle avoidance algorithm.