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Authors
Abstract(s)
One of the greatest challenges of mobile robot applications is obstacle detection and its
localization. Most systems applied to address this problem can be branched into two
segments: vision-based and non-vision based. In the former, camera detection and image
processing are sensitive to variations in environmental conditions as well as their high
cost. For this reason, this option is not interesting. In the second segment, on the
other hand, ultrasonic sensors stand out for their attractive features at an affordable cost
and, unlike other systems, are capable of operating in a variety of environments. The
main problem using these devices is the difficulty of correctly handling the data acquired,
limiting their efficiency. The present work focuses on the improvement and employment of
a low cost location system based on ultrasonic sensors, combining trigonometric and signal
processing techniques. The work is divided into two parts: processed version in MATLAB
and application of embedded system. For the version in MATLAB, two optimal techniques
— envelope detection and cross-correlation — were evaluated. For the embedded system
approach, the technique with the best performance was implemented. In both parts, the
validation of results obtained occurred through a set of measurements with various objects
in assorted configurations.
Um dos maiores desafios das aplicações de robôs móveis é a detecção de obstáculos e sua localização. A maioria dos sistemas aplicados para solucionar esse problema pode ser ramificada em dois segmentos: baseado em visão e em não visão. No primeiro, a detecção por câmera e o processamento de imagens são sensíveis as variações nas condições ambientais, além de possuírem alto custo. No segundo segmento, por outro lado, os sensores ultrassônicos se destacam por seus recursos atraentes a um custo acessível e, ao contrário de outros sistemas, são capazes de operar em uma variedade de ambientes. O principal problema do uso desses dispositivos é a dificuldade de manipular corretamente os dados adquiridos, limitando sua eficiência. O presente trabalho enfoca na melhoria e no emprego de um sistema de localização de baixo custo, baseado em sensores ultrassônicos, combinando técnicas trigonométricas e de processamento de sinais. O trabalho está dividido em duas partes: versão processada em MATLAB e aplicação do sistema embarcado. Para a versão em MATLAB, duas técnicas ótimas — detecção de envelope e correlação cruzada — foram avaliadas. Para a abordagem de sistema embarcado, foi implementada a técnica com o melhor desempenho. Em ambas as partes, a validação dos resultados obtidos ocorreu através de um conjunto de medidas com vários objetos em configurações variadas.
Um dos maiores desafios das aplicações de robôs móveis é a detecção de obstáculos e sua localização. A maioria dos sistemas aplicados para solucionar esse problema pode ser ramificada em dois segmentos: baseado em visão e em não visão. No primeiro, a detecção por câmera e o processamento de imagens são sensíveis as variações nas condições ambientais, além de possuírem alto custo. No segundo segmento, por outro lado, os sensores ultrassônicos se destacam por seus recursos atraentes a um custo acessível e, ao contrário de outros sistemas, são capazes de operar em uma variedade de ambientes. O principal problema do uso desses dispositivos é a dificuldade de manipular corretamente os dados adquiridos, limitando sua eficiência. O presente trabalho enfoca na melhoria e no emprego de um sistema de localização de baixo custo, baseado em sensores ultrassônicos, combinando técnicas trigonométricas e de processamento de sinais. O trabalho está dividido em duas partes: versão processada em MATLAB e aplicação do sistema embarcado. Para a versão em MATLAB, duas técnicas ótimas — detecção de envelope e correlação cruzada — foram avaliadas. Para a abordagem de sistema embarcado, foi implementada a técnica com o melhor desempenho. Em ambas as partes, a validação dos resultados obtidos ocorreu através de um conjunto de medidas com vários objetos em configurações variadas.
Description
Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Keywords
Ultrasonic sensor Obstacle detection Mobile robot Signal processing Embedded system Low cost