Desarrollo e integración de un banco de ensayos de enjambres con minidrones Parrot

Abstract

En la actualidad existen múltiples bancos de ensayos localizados en diferentes centros de
investigación para el control de enjambres de cuadricópteros. Estos bancos de ensayos son
utilizados para desarrollar y probar nuevas técnicas y algoritmos. Varias universidades se
encuentran trabajando en la innovación de estos sistemas a fin de optimizar el control de los
cuadricópteros.
El alcance de este trabajo es el desarrollo e integración de un banco de ensayos de enjambres
de cuadricópteros con el soporte del sistema de captura de movimiento Optitrack, de manera
que pueda ser usado de forma sencilla y eficiente por un usuario ajeno a este trabajo. Dicho
usuario podrá controlar el enjambre enviando posiciones, comandando velocidades o
enviando trayectorias a seguir mediante tópicos (topics), servicios y acciones de ROS,
pudiendo probar sus algoritmos de alto nivel.
Se han realizado experimentos reales de vuelo, primero con un cuadricóptero y más adelante
con un grupo de hasta tres cuadricópteros. Trabajando con los datos de posición y orientación
proporcionados por este sistema de cámaras infrarrojas, se ha mejorado el control sobre el
cuadricóptero y se han desarrollado herramientas básicas para su uso como la conexión, el
despegue, el aterrizaje, el control por comandos de posición, el control por comandos de
velocidad o el seguimiento de trayectorias.
El modelo de cuadricóptero que ha sido seleccionado para integrar en el banco de ensayos
es el Parrot Airborne Cargo Travis, un modelo de minidrone de la marca Parrot que dispone
de muy buenas prestaciones a bajo coste. El desarrollo e integración de un software para su
control ha sido llevado a cabo de manera escalonada, partiendo de una base sólida probada
en simulación, para después implementarla en el sistema real basado en Optitrack.
Se ha partido de una librería ya desarrollada para la conexión y el envío de comandos básicos.
Esta librería ha sido integrada en ROS para facilitar el desarrollo del paquete de control que
conformará el groso del proyecto. Se ha estudiado el uso de topics, servicios y acciones para
implementar las herramientas básicas de vuelo. Para los flujos de información continua como
son los comandos de velocidad, el estado de la batería o el envío de la posición en todo
momento, se han utilizado topics. Para las herramientas de control básicas que requieren de
un tiempo para ser ejecutadas como son la conexión, el despegue, el aterrizaje, los comandos
de posición o el seguimiento de trayectorias, han sido utilizadas las acciones. De esta forma,
se ha conseguido desarrollar un paquete ROS que deja a disposición de cualquier usuario
una serie de herramientas básicas para el control del vuelo de un cuadricóptero.