Els Trocs (2014 et 2016), M Rojo-Guerra

Os experimentos no CADU foram realizados com os mesmos parâmetros configurados na etapa de simulação. Durante os testes, foi adotada a configuração computacional apresentada na Figura 5.15, a qual utiliza:

• Uma câmera estéreo Bumblebee2 conectada a um hub Firewire pelo barramento IEEE1394 para a alimentação da câmera;

• Um computador portátil com processador Intel Pentium Core II Duo de 1.83GHz e 4G de memória RAM rodando Windows Vista, para executar o programa CarCame- raSensor com os dados da câmera, recebidos do hub pelo barramento IEEE1394; • Um segundo computador portátil equipado com Intel Pentium Core II Duo de

1.66GHz e 2G de memória RAM rodando Windows Vista, para receber os dados de obstáculos via Ethernet e aplicá-los ao programa CarNavigationControl para atuar nos dispositivos do CADU por USB/Serial.

Figura 5.15: Configuração adotada para realizar os experimentos no CADU com uma câmera estéreo e dois computadores portáteis.

Dos vários experimentos feitos no CADU, dois foram escolhidos para representar a solução final. Para ambos foi criado um campo vetorial elipsoidal, com a diferença de no

segundo existir um obstáculo que necessitava da intervenção do programa para realizar o desvio. O campo final é o mesmo criado na Figura 5.12 e representado em detalhes na Figura 5.13. Na imagem da Figura 5.12 é possível verificar um obstáculo (indicado por uma seta) ao longo da trajetória proposta pelo campo vetorial. Porém, como a posição inicial do campo vetorial é relativa à do veículo, se este estiver mais deslocado para a esquerda no ambiente real (esquerda da imagem), o obstáculo não estará ao longo da integral do campo.

Foi com o princípio do campo ser relativo que os experimentos foram realizados neste trabalho. O primeiro experimento, com a pose inicial do veículo mais a esquerda que a definida na imagem da Figura 5.12, gerou o caminho que pode ser observado na Figura 5.16(a). Este caminho, como era de se esperar, ocorreu na ausência de obstácu- los. Resultado diferente do apresentado na letra (b) desta mesma figura, realizado para o CADU na posição inicial mostrada na imagem da Figura 5.12. No segundo experi- mento, apesar de se utilizar o mesmo campo vetorial para guiar o CADU, foi necessário utilizar os recursos de detecção e desvio de obstáculos para garantir uma trajetória se- gura ao veículo. Estes resultados mostram que o veículo tende sempre a seguir o campo vetorial com uma trajetória suave, mesmo quando está desviando de um obstáculo.

Os comandos de velocidade gerados para cada umas das situações podem ser obser- vados nos gráficos das Figuras 5.17 e 5.18. Nos gráficos do experimento com obstáculos (letra b em ambas as figuras), os comandos de desvio de obstáculos foram gerados entre os instantes de 15 e 20 segundos.

Ao analisar estes gráficos percebe-se claramente as diferenças na ação do DWA na ausência e na presença de obstáculos. Os comandos de velocidade do DWA somente sofreram grandes variações quando havia algum obstáculo próximo. Nos demais casos eles seguiram o campo vetorial. Na velocidade linear das rodas dianteiras (gráficos da Figura 5.17), foi possível verificar que, apesar de gerar ações de controle suaves, a dinâ- mica do veículo demora para responder às variações e não percebe pequenas variações. Outro problema com esta velocidade é a alta oscilação na sua leitura sensorial, o que dificulta a ação do controlador fuzzy da Seção 3.6. Há, também, a presença de ruídos (falsos obstáculos), que geram comandos bruscos de desaceleração. No entanto, estes comandos são filtrados pela dinâmica do veículo e pela grade de ocupação local e não interferem no movimento do veículo.

−5 0 5 10 15 20 25 −20 −15 −10 −5 0 5 10 15 20 25 x (m) y (m) −5 0 5 10 15 20 25 −15 −10 −5 0 5 10 15 20 25 x (m) y (m) (a) (b)

Figura 5.16: Caminho realizado pelo CADU para o mesmo campo vetorial, mas com duas poses iniciais distintas. Em (a), a pose inicial foi deslocada a esquerda em relação à mostrada na Figura 5.12. Em (b), a pose inicial foi mantida igual à definida na Figura 5.12. A pose do veículo durante a simulação está representada por retângulos vermelhos em ambos os casos.

Os comandos de velocidade de esterçamento das rodas dianteiras, assim como na simulação (Seção 5.1), foram bastante oscilatórios. Como não há realimentação da ve- locidade deste atuador, não é possível saber diretamente se ele está realmente aplicando a velocidade desejada pelo DWA (v2DW A). A solução foi comparar o esterçamento real das rodas dianteiras com os esterçamentos estimados pelos comandos do campo veto- rial e da janela dinâmica, ao longo caminho realizado. Os gráficos gerados estão na Figura 5.19, onde verifica-se que o esterçamento variou suavemente durante todo o tra- jeto sem e com obstáculos. Em quase todo o trajeto, o ângulo predito pelo comando de velocidade do DWA foi igual ao real. Nestes casos, o atuador foi capaz de aplicar a velocidade desejada. Apenas nos trechos onde a velocidade sofreu grandes variações ocorreram pequenos desvios entre o valor desejado e o real, mas o resultado continuou suave pela própria dinâmica do atuador.

Há, também, um outro elemento que pode ser analisado como resultado dos ex- perimentos no CADU e que não é facilmente observado nos gráficos anteriores. Este elemento é o conforto que um passageiro sente no interior do veículo durante o movi- mento. Apesar de ser algo subjetivo, a ausência do conforto é um forte indicativo de que

0 5 10 15 20 25 30 0 2 4 6 8 10 12 tempo (s) v (m/s)

Velocidade das rodas dianteiras

Velocidade linear real (v

1)

Setpoint enviado pelo FBL (v_1VF) Setpoint alterado pelo DWA (v_1DWA)

(a) 0 5 10 15 20 25 30 35 0 2 4 6 8 10 12 tempo (s) v (m/s)

Velocidade das rodas dianteiras

Velocidade linear real (v₁) Setpoint enviado pelo FBL (v

1VF)

Setpoint alterado pelo DWA (v_1DWA)

(b)

Figura 5.17: Comandos de controle da velocidade linear das rodas dianteiras (v1), ge- rados pelo campo vetorial e FBL, com a validação feita pelo DWA em uma situação sem obstáculos (a) e outra com obstáculos (b). O valor real desta velocidade no CADU também pode ser observado nesta figura.

os comandos de controle não estão adequados. Movimentos oscilatórios e grandes vari- ações na velocidade linear são alguns dos elementos que podem causar o desconforto. No entanto, apesar dos comandos de controle dos gráficos possuírem grandes variações em certos momentos, eles não foram suficientes para gerar sensações de desconforto para um passageiro dentro do veículo. Portanto, os comandos controlam o CADU com suavidade ao longo do campo vetorial e durante o desvio de obstáculos.

Para compreender melhor os resultados aqui apresentados, um video com a nave- gação segura no CADU está disponível no endereço http://coro.cpdee.ufmg.br/. Na

0 5 10 15 20 25 30 −0.25 −0.2 −0.15 −0.1 −0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 tempo (s) v (rad/s)

Velocidade de esterçamento das rodas dianteiras Setpoint enviado pelo FBL (v_2VF)

Setpoint alterado pelo DWA (v

2DWA) (a) 0 5 10 15 20 25 30 35 −0.25 −0.2 −0.15 −0.1 −0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 tempo (s) v (rad/s)

Velocidade de esterçamento das rodas dianteiras

Setpoint enviado pelo FBL (v_2VF) Setpoint alterado pelo DWA (v

2DWA)

(b)

Figura 5.18: Comandos de controle da velocidade de esterçamento das rodas diantei- ras (v2), gerados pelo campo vetorial e FBL, com a validação feita pelo DWA em uma situação sem obstáculos (a) e outra com obstáculos (b).

próxima seção será realizada uma breve análise dos resultados obtidos em simulação e no CADU.