Development of an LED array control system compatible with Micro-ROS

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Vieira, Daniel Rui Neves
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/10316/117934
Resumo: Dissertação de Mestrado em Engenharia Física apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
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spelling Development of an LED array control system compatible with Micro-ROSDesenvolvimento de um sistema de controlo de uma fita de LEDs compatível com Micro-ROSLED arrayMicro-ROSArduinoMicrocontrollerRoboticsFita de LEDsMicro-ROSArduinoMicrocontroladorRobóticaDissertação de Mestrado em Engenharia Física apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaIn a world ever more populated with robots, their communication with humans is crucial to ensure an intuitive and efficient interaction. By using sight, touch or hearing, information exchanges occur between robots and the environment. The goal of this project is to develop an independent system that transmits unidirectional messages from a robot to humans through visual communication. The robot must be autonomous, mobile, and is intended to work in industrial noisy environments or environments where tasks that can be harmful to humans need to be carried out. The system will utilise robot operation data by accessing the associated ROS 2 framework to control an LED array that transmits information to third parties surrounding the robot. A Printed Circuit Board (PCB) is conceived from scratch to run Micro-ROS and control a WS2813 LED array. The board is designed, assembled, and validated, with programming done using Arduino development tools. The Micro-ROS Arduino tool is used to communicate with ROS 2 and the FastLED library to control the lighting array. Many distinct lighting modes have been developed to represent different robot states by using different combinations of colours patterns. The system can read instructions available in a ROS 2 framework, associated to the robot state, and accurately control the LED array to display the intended visual message.This work is done as part of a project by Active Space Technologies involving a multi-purpose autonomous robot. Its main function is hospital disinfection, aimed at freeing healthcare workers from a gruelling and dangerous task.Num mundo cada vez mais populado por robôs, a sua comunicação com seres humanos assume um papel crucial para assegurar uma interação eficiente e intuitiva. Os robôs podem utilizar a visão, o tato ou a audição, para trocar informação com o meio. O objetivo deste projeto é desenvolver um sistema independente que transmita mensagens unidirecionalmente de um robô para seres humanos, através de comunicação visual. O robô tem de ser autónomo e móvel, pretendendo-se que esteja operacional em ambientes industriais ruidosos ou onde têm de ser realizadas tarefas que podem ser prejudiciais para a saúde dos seres humanos. O sistema deve utilizar dados do funcionamento do robô, acessíveis através da plataforma ROS 2, para controlar uma matriz de LEDs que transmitirá informações a quem se encontre na sua vizinhança. Uma placa de circuito impresso (PCB) é concebida de raíz para correr o software Micro-ROS e controlar uma fita de LEDs WS2813. A placa é desenhada, montada, e validada, sendo utilizadas as ferramentas de desenvolvimento Arduino para a sua programação. A ferramenta Micro-ROS Arduino é utilizada para comunicar com ROS 2 e a biblioteca FastLED para controlar a fita de iluminação. Para representar os diferentes estados do robô são desenvolvidos vários modos de iluminação distintos que utilizam diversos padrões de cores. O sistema consegue ler instruções disponíveis numa plataforma ROS 2, associadas ao estado do robô, e controlar a fita de LEDs corretamente para apresentar a mensagem visual pretendida. Este trabalho é realizado no âmbito de um projeto da Active Space Technologies que envolve um robô autónomo com múltiplas funcionalidades. A sua função principal é a desinfeção de ambientes hospitalares, procurando libertar os trabalhadores na área da saúde de uma tarefa cansativa e perigosa.2024-09-23info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://hdl.handle.net/10316/117934https://hdl.handle.net/10316/117934TID:203826477engVieira, Daniel Rui Nevesinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2025-01-22T23:43:36Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/117934Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-29T06:11:49.231775Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse
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