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Control y simulación de drones con ROS
Rating: 4.3 out of 5(47 ratings)
216 students

Control y simulación de drones con ROS

Simulación de múltiples drones en Gazebo usando ROS (Kinetic, Melodic y Noetic)
Created byCruz Mauricio Arteaga Escamilla
Last updated 1/2022
Spanish
Spanish [Auto],

What you'll learn

  • Obtener el modelo dinámico y cinemático de un dron/cuatrirrotor.
  • Diseñar un controlador para resolver el problema de seguimiento de trayectoria en el espacio 3D, utilizando el modelo cinemático del dron.
  • Resolver el problema de control de formación, esto es, que un dron siga a otro, usando el esquema líder-seguidor.
  • Realizar las simulaciones usando el simulador Gazebo, el visualizador Rviz y ROS.
  • Programar los nodos correspondientes usando lenguaje C++ y Python

Course content

4 sections • 17 lectures • 2h 5m total length

  • Definición de un cuatrirrotor4:01

    Se da la definición de un cuatrirrotor y se explica brevemente cómo funciona.

  • Modelo dinámico de un cuatrirrotor6:59

    Se muestra el procedimiento para obtener el modelo dinámico de un cuatrirrotor.

  • Estrategias para controlar al sistema sub-actuado6:50

    Se explica cómo es posible controlar un cuatrirrotor mediante velocidades, es decir, tomar en cuenta su modelo cinemático.

  • Modelo cinemático de un cuatrirrotor1:54

    Se presentan las suposiciones para usar el modelo cinemático de un cuatrirrotor.

Requirements

  • Conocimientos básicos de ROS
  • Conocimientos básicos de lenguaje C++ o Python
  • Alguna versión de ROS Kinetic, Melodic o Noetic instalada

Description

En este curso conocerás el procedimiento para obtener el modelo dinámico y cinemático de un cuatrirrotor.

También, aprenderás a diseñar un controlador para resolver el problema de seguimiento de trayectoria en el espacio 3D, considerando el modelo cinemático del dron.

Con el fin de mostrar el desempeño del controlador, te muestro paso a paso el procedimiento para programar un nodo de ROS que permita visualizar el dron, su trayectoria descrita y su trayectoria deseada utilizando el visualizador Rviz y el simulador Gazebo.

Brevemente, te muestro cómo personalizar tu dron usando el formato urdf.

Finalmente, te explico cómo abordar el problema de control de formación usando el esquema líder-seguidor, esto es, que un dron siga a otro.

Así mismo, te enseño a programar, en lenguaje C++ y en Python, el nodo correspondiente para que realices la simulación utilizando múltiples cuatrirrotores.


El contenido del curso se muestra a continuación:

Sección 1: Introducción al modelado de un cuatrirrotor

Obtener y entender el modelo matemático que describe a un cuatrirrotor.

- Definición de un cuatrirrotor.

- Modelo dinámico de un cuatrirrotor.

- Estrategias para controlar al sistema sub-actuado.

- Modelo cinemático de un cuatrirrotor.


Sección 2: Instalación de paquetes para utilizar un dron con ROS (Kinetic, Melodic y Noetic)

Instalar los paquetes de ROS necesarios para simular drones con ROS.

- Procedimiento para clonar los paquetes para simular el dron.

- Comandos básicos de ROS y funcionamiento del cuatrirrotor simulado en Gazebo.

- Personalización del dron simulado.


Sección 3: Diseño del controlador para el seguimiento de trayectoria en el espacio

Diseñar un controlador para resolver el problema de seguimiento de trayectoria usando el modelo cinemático del cuatrirrotor.

- Nodo para asignar entradas de control y obtener la postura del dron.

- Definición de las trayectorias deseadas.

- Diseño del controlador basado en el modelo cinemático.

- Nodo para resolver el problema de seguimiento de trayectoria.

- Código con el controlador para la visualización de las trayectorias en Rviz.

- Comparación y explicación de los scripts en Python.


Sección 4: Esquema de formación líder-seguidor (usando 2 o más drones)

Entender el esquema líder-seguidor y realizar las simulaciones en Gazebo con ROS y Rviz.

- Esquema líder-seguidor.

- Explicación del launcher para lanzar 2 drones en Gazebo.

- Nodo para que un cuatrirrotor siga a otro.

- Esquema líder-seguidor y visualización de las trayectorias en Rviz.

Who this course is for:

  • Estudiantes de ingeniería eléctrica, electrónica, mecatrónica, robótica, aeroespacial, aeronáutica, etc.
  • Estudiantes de maestría o doctorado con el perfil antes mencionado.

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