Autonomous navigation of a Tello Ryze drone based on AprilTags

Abstract

Autonoom navigerende drones komen steeds vaker voor in toepassingen zoals infrastructuurinspectie, landbouw en pakketbezorging. Het doel van deze masterproef is om software te ontwikkelen die sensordata van een Tello Ryze drone kan lezen en gelijktijdig de drone kan besturen. De software maakt daarnaast ook autonome navigatie op basis van AprilTags mogelijk. De drone moet autonoom een pad kunnen navigeren door middel van AprilTags die verspreid hangen over het pad. Het programma is ontwikkeld in Python en C++ met behulp van het Robotic Operating System. Dit systeem maakt gebruik van nodes die code onafhankelijk kunnen uitvoeren terwijl ze nog steeds met elkaar kunnen communiceren via topics. Dit vergemakkelijkt het uitwisselen van navigatiealgoritmes. Autonome navigatie op basis van AprilTags werd getest door de drone een vooraf bepaald pad te laten volgen dat door AprilTags is gemarkeerd. Deze tags laten de drone toe om naar de volgende tag te navigeren. De software werd beoordeeld via een reeks testen in verschillende omgevingen om de betrouwbaarheid en doeltreffendheid van het syteem te garanderen. De testresultaten tonen aan dat de drone moet navigeren in voldoende verlichte omgevingen en over oppervlaktes met voldoende kenmerken. In dit geval is het systeem in staat de drone autonoom te navigeren. De gemiddelde vertraging tussen toetsenbordinput en drone-reactie is 80,49 ms. In conclusie is autonome navigatie met de drone op basis van AprilTags met deze software mogelijk.