Framework per la progettazione di algoritmi di volo autonomo basati su visione tramite simulazione Hardware-in-the-loop in ISAAC Sim

L'affidabilità degli algoritmi di navigazione nel campo dei sistemi autonomi è strettamente legata alla fase di simulazione. Un adeguato setup di simulazione consente di velocizzare e semplificare il deployment su sistema reale adottando un approccio di prototipazione rapida. Nel presente lavoro si esplorano in particolar modo tecniche di simulazione Software-in-the-loop (SIL) e Hardware-in-the-loop (HIL) applicate a quadrirotori, con lo sviluppo e la configurazione dello stack di simulazione in diverse fasi del passaggio Sim-To-Real. Nel corso del progetto, sviluppato presso l'ECSLab nell'ambito del progetto europeo Decice, viene dimostrato l'utilizzo del framework con la progettazione di un sistema di volo autonomo basato su visione da singola camera. Particolare enfasi è posta sullo studio di tecniche di vision-based perception per l'utilizzo nella navigazione autonoma di droni. Il sistema sviluppato comprende un modulo di object detection ed uno di motion planning interagenti tra loro per attuare il controllo del drone. I due moduli sono stati validati tramite simulazione HIL con i dati fotorealistici forniti dall'ambiente Isaac Sim. I test condotti in simulazione HIL hanno consentito l'ottimizzazione del sistema di volo, raggiungendo nella configurazione finale frequenze medie di funzionamento oltre i 40 Hz con le quali è stato possibile creare un prototipo conforme ai vincoli di esecuzione real-time.