ENDRA : Enjambre de Drones Autónomos

Abstract

El presente trabajo se centra en la implementación de un enjambre de múltiples drones navegando de forma autónoma, para el cual se desarrollaron acciones de control que involucran planificación de trayectorias, algoritmos de seguimiento y de evasión. El enjambre se compone de tres drones cuadricópteros autónomos, cuya construcción, calibración y configuración fue realizada durante el proyecto. Específicamente, el sistema desarrollado implementa una dinámica Follow the leader con esos tres drones, donde uno de ellos actúa como líder, al cual se le asigna una trayectoria preestablecida, y los otros dos tienen la misión de seguir al líder manteniendo una cierta formación y evitando colisiones. Los drones no cuentan con sensores externos a ellos que permitan tener información acerca de su entorno, por lo que, el desafío está en lograr los resultados esperados utilizando como información principal, las lecturas obtenidas de los módulos GPS, los acelerómetros y las brújulas presentes en cada aeronave. Estos datos deben ser comunicados a los miembros del enjambre para obtener un sistema que cuente con la información necesaria de todos los componentes en un mismo marco de trabajo y de esta forma lograr la dinámica deseada. Los algoritmos diseñados, se programaron haciendo uso de un entorno robótico llamado ROS, que debió ser previamente estudiado en profundidad e instalado en los miembros del enjambre. Antes de desarrollar la dinámica de seguimiento al líder sobre los cuadricópteros construidos, se realizaron simulaciones por computadora en el software GAZEBO, que permitió probar los algoritmos sin mayores riesgos, utilizando modelos realistas tanto del ambiente como los drones. Una vez obtenidos resultados satisfactorios en dichas simulaciones, se realizaron pruebas de campo con los drones reales. En este caso particular la misión asignada implicó realizar un círculo a cierta altura y velocidad determinada, manteniendo una formación triangular con ángulos y distancias preestablecidas. Toda la información de posición, orientación y velocidad de cada integrante del enjambre fue guardada, tanto durante las simulaciones como durante las pruebas de vuelo, para ser analizada y graficada. Luego de este análisis se pudo concluir que todas las pruebas resultaron exitosas, aunque como era de esperar, existen diferencias apreciables entre los resultados que se obtuvieron en simulaciones y los obtenidos durante las pruebas de campo.