Indoor positioning system for an autonomous drone

Abstract

In robotics, the decision capabilities according to the surrounding environment evaluation are under constant evolution, subject to sudden changes, with the aim of merging the behavior of robots and humans based on sensorial data. Even though it is a complicated task, every year new solutions are built and the complexity of this task has been by-passed enabling better results that contribute to more realistic solutions. The main difficulties in the solutions developed in this area are related to the independent movement control in indoor spaces once that is necessary the use of precise positioning systems necessary for the correct localization input data to the robots ensuring the best action order as quickly as possible. The research and development process presented in this thesis is related to the need of finding an appropriate solution for the indoor positioning systems applied to an autonomous drone. However, due to the construction materials of this type of buildings, it is not possible to use systems based on global position systems (GPS). Therefore, with the conclusion of the trainee program associated with this thesis, the output is a control system for autonomous drones based on the indoor position, capable of making warehouse inventories using Radio Frequency Identification (RFID) technology. During the development process of a modular system, several solutions were considered in response to the issues and objectives of each module organized taking into account its significance for the final product. In the last project phase, it was developed a control module to support the integration of each part and also allowing the inclusion of necessary future modules.

Na área da robótica, a capacidade de decisão em prol da avaliação do ambiente envolvente é uma capacidade em constante evolução e sujeita a alterações repentinas, com o objectivo de aproximar o comportamentos dos robôs ao comportamento humano com base em dados sensoriais. Embora esta tarefa seja de elevada complexidade, o desenvolvimento da tecnologia utilizada para tal, tornou possível alcançar cada vez melhores resultados o que contribui para o desenvolvimento de soluções cada vez mais próximas da realidade. As principais dificuldades sentidas aquando do desenvolvimento de soluções nesta área consistem à mobilidade autônoma em ambientes fechados uma vez que é necessário assegurar a precisão dos sistema de localização utilizados, de forma a possibilitar que robô tenha informação necessária acerca da sua localização relativa e assim agir em concordância com o objectivo e no menor tempo possível. O processo de investigação e desenvolvimento associado a esta dissertação recai sobre a necessidade de encontrar soluções para a localização em interiores de forma a possibilitar voo autónomo de drones capaz de efectuar o controlo de stock em armazéns que possibilitem o voo do mesmo, uma vez que as características dos ambientes internos impossibilitam o uso do sistemas baseados na posição global ou qualquer outro tipo de localização geográfica devido aos materiais que compõem a sua estrutura. Assim sendo, do estágio associado a esta dissertação, resultou um sistema de controlo para drones autônomos capazes de efetuar inventário, com recurso à tecnologia de identificação por rádio frequência, baseado no posicionamento interno. Dado ser um processo faseado, diversas soluções foram estudadas em resposta aos problemas e objetivos característicos de cada um dos diferentes módulos, organizados prioritariamente de acordo com sua relevância para o resultado final. Numa última fase do projecto, será desenvolvida uma solução capaz de interligar todos os módulos desenvolvidos para que desta forma seja possível apresentar uma solução que sustente o desenvolvimento futuro de módulos necessário.