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Abstract(s)
Underwater mines exploration is a valued, complex, expensive and time-consuming task. The unstable nature of the underwater environment with lack of visibility and the existence of obstructions create the need for complex navigation software which requires numerous missions and hardware/software validations. When testing and verifying control algorithms for such an operation, a simulation environment can be a very helpful tool. This also includes tools for the development of unmanned vehicle software, algorithm benchmarking and system preliminary validation. The objective in this thesis was to start the development of a simulation platform that can be used when developing and testing control systems for AUV operations. The simulator will include a dynamic model of an AUV in addition to complex world and sensor models such as DVL, IMU, Multibeam, Mechanical Scanning Imaging Sonar (MSIS), cameras, SLS and others. The simulated world includes water graphics, mine meshes, underwater visibility, currents, and hydrodynamics. Control of the robot in simulation is performed by keyboard or joystick over thrusters. The platform must be universal, such that users can implement their own algorithms easily and get immediate simulation results without needing to implement a complete control system. There should also be an easy transition between testing the control system on the simulated AUV and applying it to the real AUV. Robot Operating System (ROS) and Gazebo were used in the development of the platform. The platform with sensors and navigation was validated with real-world tests comparison.
A exploração de minas subaquáticas ´e uma tarefa valiosa, complexa, dispendiosa e demorada. A natureza instável do ambiente subaquático, com falta de visibilidade e a existência de obstruções, cria a necessidade de software de navegação complexo, qual requer inúmeras missões e validações de hardware/software. Ao testar e verificar os algoritmos de controle para tal operação, um ambiente de simulação pode ser uma ferramenta muito útil. Isto também inclui ferramentas para o desenvolvimento de software de veículos não tripulados, benchmarking de algoritmos e validação preliminar do sistema. O objetivo desta tese foi iniciar o desenvolvimento de uma plataforma de simulação que possa ser usada no desenvolvimento e teste de sistemas de controle para operações de AUV. O simulador incluirá um modelo dinâmico de um AUV, além de modelos complexos do mundo e sensores, como DVL, IMU, Multibeam, MSIS, câmaras, SLS e outros. O mundo simulado inclui gráficos de ´agua, malhas de minas, visibilidade subaquática, correntes e hidrodinâmica. O controle do robô ´e realizado por teclado ou joystick sob as dinâmicas de propulsão. O simulador deve ser universal, de modo que os usuários possam implementar seus próprios algoritmos facilmente e obter resultados imediatos de simulação sem a necessidade de implementar um sistema de controle completo. Também deve haver uma transição fácil entre testar o sistema de controle no AUV simulado e aplicá-lo ao AUV real. ROS e Gazebo foram usados no desenvolvimento da plataforma. A plataforma com sensores e navegação foi validada com comparação de testes reais.
A exploração de minas subaquáticas ´e uma tarefa valiosa, complexa, dispendiosa e demorada. A natureza instável do ambiente subaquático, com falta de visibilidade e a existência de obstruções, cria a necessidade de software de navegação complexo, qual requer inúmeras missões e validações de hardware/software. Ao testar e verificar os algoritmos de controle para tal operação, um ambiente de simulação pode ser uma ferramenta muito útil. Isto também inclui ferramentas para o desenvolvimento de software de veículos não tripulados, benchmarking de algoritmos e validação preliminar do sistema. O objetivo desta tese foi iniciar o desenvolvimento de uma plataforma de simulação que possa ser usada no desenvolvimento e teste de sistemas de controle para operações de AUV. O simulador incluirá um modelo dinâmico de um AUV, além de modelos complexos do mundo e sensores, como DVL, IMU, Multibeam, MSIS, câmaras, SLS e outros. O mundo simulado inclui gráficos de ´agua, malhas de minas, visibilidade subaquática, correntes e hidrodinâmica. O controle do robô ´e realizado por teclado ou joystick sob as dinâmicas de propulsão. O simulador deve ser universal, de modo que os usuários possam implementar seus próprios algoritmos facilmente e obter resultados imediatos de simulação sem a necessidade de implementar um sistema de controle completo. Também deve haver uma transição fácil entre testar o sistema de controle no AUV simulado e aplicá-lo ao AUV real. ROS e Gazebo foram usados no desenvolvimento da plataforma. A plataforma com sensores e navegação foi validada com comparação de testes reais.
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Keywords
Underwater Simulation Exploration Simulation Gazebo Mines AUV UNEXMIN ROS Simulação Submarina Exploração Simulação Minas