Navegação segura de um carro autônomo utilizando campos vetoriais e o método da janela dinâmica

• Main Author: Danilo Alves de Lima
• Other Authors: Guilherme Augusto Silva Pereira
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2010
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/GASP-8C4QBE

=== Safe navigation is fundamental for autonomous vehicles. That requires a complete interaction with its surroundings. Self localization, motion planning, environment perception and obstacle avoidance, are important steps that must be realized by the vehicle. This work presents a safe navigation approach for a car-like robot. It uses a path planning algorithm based on Velocity Vector Fields combined together with a Dynamic Window Approach for unmodeled obstacle avoidance. Basically, the vector field is associated to a controller whose outputs are validated by the Dynamic Window Approach and applied as control inputs for the car. To assist the navigation, some known technics have been incorporated to the final solution, such as a sensor fusion system for localization and a local occupancy grid for environment perception. The methodology of this work was validated in a simulation system, where lasers and visual sensors were evaluated, and posteriorly applied to CADU (a car-like robot developed in the Federal University of Minas Gerais) that uses a stereo vision camera for obstacles detection. The results, for both cases, controlled the vehicle in an unstructured environment. The vehicle was able to track the vector field and avoid obstacles in its way. It is expected that more sensors and a better localization system would allow the car to navigate around more complex places using the methodology presented in this work.  === A navegação segura é uma tarefa fundamental para os veículos autônomos, os quais necessitam de uma interação completa com o meio em que estão inseridos. Saber se localizar no mundo, planejar seu movimento, perceber o ambiente e desviar de possíveis obstáculos, são apenas algumas das etapas que devem ser realizadas pelo veículo. Este trabalho aborda o problema de navegação segura de um carro autônomo. Para tanto, é utilizado um planejamento de movimento por meio de campos vetoriais de velocidade aliado ao Método da Janela Dinâmica para o desvio de obstáculos não modelados. Basicamente, o campo vetorial é associado a um controlador cujas saídas são validadas pelo Método da Janela Dinâmica e aplicadas como entradas de controle do carro. Para auxiliar na navegação, técnicas de localização por fusão sensorial e percepção do ambiente por uma grade ocupação local foram incorporadas à solução. A validação da metodologia apresentada foi realizada em um ambiente de simulação, onde sensores a laser e visuais foram avaliados, e posteriormente implementada no CADU (Carro autônomo desenvolvido na Universidade Federal de Minas Gerias) que utiliza visão estéreo para a percepção dos obstáculos. Os resultados, para ambos os casos, controlaram o veículo em um ambiente não estruturado. Neles, o veículo foi capaz de se guiar pelo campo vetorial e desviar de obstáculos em seu caminho. Espera-se que a incorporação de mais sensores e um sistema localização mais preciso permita que o carro navegue por ambientes mais complexos utilizando a metodologia proposta neste trabalho.