Simulação de VANTs com tilt rotores no ROS Gazebo

Abstract

Diversos trabalhos científicos e acadêmicos utilizam a simulação 3D como ferramenta paradiminuir acidentes e erros, bem como promover economia no processo de desenvolvimentode protótipos. O simulador open-source 3D Gazebo possui integração nativa com oframeworkROS, o que permite que o código gerado para o robô em simulação sejaposteriormente utilizado no robô real. O Gazebo permite fazer a simulação física de robôs, noentanto para simular o voo de um robô aéreo é necessário a implementação de um pluginespecífico para gerar a força de empuxo. O presente trabalho apresenta um método parasimulação do voo de tilt-quadrirrotores no ROS Gazebo, utilizando um plugin para gerar asforças de empuxo das hélices em rotação e deixando o motor de física calcular as resultantes einércia do modelo. Esta abordagem diferencia-se de outros trabalhos que calculam asresultantes noplugin e aplicam no corpo do robô como um todo, o que funciona bem para ocaso dos quadrirrotores mas não para o caso dos tilt-quadrirrotores onde a movimentaçãoentre as partes do robô é importante para a simulação.

Abstract: Several scientific and academic works use 3D simulation as a tool to mitigate accidents anderrors, as well as to promote savings in the prototype development process. The open-source3D Gazebo simulator has native integration with the ROS framework, which allows the codegenerated for the robot in simulation to be later used in the real robot. Gazebo allows physicalsimulation of robots, however to simulate the flight of an aerial robot it is necessary toimplement a specific plugin to generate the thrust force. The present work presents a methodfor simulating the flight of tilt-quadrotors in ROS Gazebo, using a plugin to generate thethrust forces of the rotating propellers and letting the physics engine calculate the resultantand inertia of the model. This approach differs from other works that calculate the results inthe plugin and apply it to the robot's body as a whole, which works well for the quadrotor casebut not for the tilt-quadrotor case where the movement between the robot parts is importantfor the simulation.