Desenvolvimento de um sistema de medida inercial para a equipa Cambada

Abstract

Com o objectivo de acrescentar uma fonte de informação sensorial complementar aos robôs da equipa de futebol CAMBADA, o trabalho descrito na presente dissertação visou o desenvimento de um sistema de medida inercial (SMI) baseado num microcontrolador com um acelerómetro de três eixos e um giroscópio de um eixo. A informação recolhida pelo SMI destina-se a ser analisada em conjunto com os dados sensoriais colhidos a partir de outros módulos presentes nos robôs, permitindo, através de algoritmos de fusão sensorial, estimar a translação e rotação dos robôs com objectivo de obter com uma maior precisão uma avaliação do seu comportamento dinâmico em campo bem como optimizar a avaliação do seu posicionamento e postura e melhorar os algoritmos de controlo. Esta dissertação começa por apresentar um levantamento do estado da arte bem como um resumo dos principais aspectos tecnológicos deste tipo de dispositivos sensoriais com realce para as suas aplicações e principais limitações. A dissertação inclui ainda os aspectos relacionados com o projecto e instanciação de um módulo SMI, bem como a apresentação e análise crítica dos resultados obtidos a partir de um conjunto de testes laboratoriais. Por fim apresenta-se uma breve conclusão crítica sobre o comportamento e a performance do módulo desenvolvido bem como a indicação de eventual trabalho futuro.

With the objective of adding an extra source of sensorial information complementing the robotic football team CAMBADA, this work focused on the development of an inertial measurment unit (IMU), based on a microcontroller, a three axis accelerometer and a one axis gyroscope. With the information gathered by the IMU, together with other sensorial data modules present in the robots, it is possible to use sensor fusion algoritms to estimate the robots translations and rotations, ful- lling the objective of obtaining an accurate evaluation of its tracking, posture and improving its control algoritms. This thesis begins by presenting a look into the state of the art as well as a brief look into the major tecnological aspects of this kind of sensorial devices highlighting the most important applications and their limitations. This work also includes the aspects regarding the project and the implementation of the developed IMU module, as well as a presentation and a critical analysis of the obtained results from a series of laboratorial tests. Finally a brief critical analysis regarding the behavior and performance of the developed module is discused, as well as the eventual future work.