Design of localization algorithms for motion planning and control applied to the autonomous navigation of aerial and ground robots in indoor and outdoor environments.

Summary: A navegação de robôs autônomos em ambientes não estruturados ou semi-estruturados é um problema fundamental na robótica móvel. No entanto, o uso de robôs em ambientes não estruturados ainda é um desafio significativo, e diversos estudos no campo da localização e navegação autônoma têm sido realizados para aprimorar estes sistemas. Recentes avanços têm se concentrado na fusão de múltiplos sensores para alcançar uma solução mais precisa e menos susceptível a ruídos ou desvios (drifts) de sensores no problema de localização. Normalmente, robôs autônomos utilizam sensores como LiDAR rotativo (2D ou 3D), câmeras de profundidade RGB-D e unidades de medição inercial (IMUs). Para a fusão desses sensores, técnicas como o Filtro de Kalman são comumente utilizadas. Além disso, técnicas de Localização e Mapeamento Simultâneos (Simultaneous Localization and Mapping - SLAM) tornaram-se fundamentais nessa área, permitindo que os robôs construam um mapa de um ambiente desconhecido enquanto acompanham simultaneamente sua própria localização dentro desse mapa. Essas técnicas são particularmente benéficas em ambientes sem GPS, como áreas internas ou densamente urbanas, onde os sinais tradicionais de GPS são pouco confiáveis.Outra tecnologia importante para a localização em ambientes internos é o uso de redes sem fio Ultra-Wideband (UWB). Sistemas UWB têm emergido como uma solução vantajosa, oferecendo baixo custo, comunicação com baixa latência em uma ampla faixa de frequências, robustez contra interferências externas e alta precisão, na ordem de centímetros. Neste contexto, este projeto de pesquisa visa integrar sensores a bordo do veículo, tais como LiDAR, câmeras RGB-D e IMU, com sensores externos ao veículo, como o sistema de localização por UWB. Esses sensores trabalharão em conjunto por meio de técnicas de fusão sensorial, operando em uma estrutura de SLAM. Em suma, este projeto visa apresentar soluções para a localização de robôs móveis em ambientes internos e externos. De posse de uma localização confiável desses veículos, técnicas clássicas de planejamento de movimento e controle de navegação podem ser empregadas, permitindo a criação de um sistema de navegação autônoma aplicável em uma ampla gama de aplicações.

Starting date: 21/06/2024
Deadline (months): 24

Participants:

Role	Name
Collaborator *	RAFAEL DE ANGELIS CORDEIRO
Coordinator *	DANIEL KHÉDE DOURADO VILLA
Student Doctorate *	VINICIUS PACHECO BACHETI
Student Master *	LUIZ MIGUEL MONTEIRO NASCIMENTO PESSOTTI TAVARES
Vice coordinator *	MARIO SARCINELLI FILHO