Diseño y desarrollo de un prototipo de simulación para robots aéreos basado en Unreal 5, ROS2 y Gazebo

Los drones son vehículos aéreos no tripulados que se crearon en un inicio con fines militares, sin embargo, hemos sido capaces de adaptarlos a una amplia variedad de funciones tanto en el ámbito militar como civil. La simulación de drones es un campo relativamente nuevo que, sin embargo, ha experimentado un desarrollo exponencial en los últimos años. Durante este tiempo se han realizado significativos avances en el estudio de la física del movimiento de los drones, un aspecto esencial para su posterior simulación en entornos virtuales, que permiten explorar las posibles aplicaciones de estas versátiles máquinas. Como objetivo principal este trabajo pretende establecer una base para la creación de un simulador de vuelo de drones en el entorno gráfico de Unreal Engine 5 haciendo uso de la librería de comunicación de robots popularmente conocida como ROS2. Así pues, se ha desarrollado un visualizador de vuelo, un concepto similar al simulador, solo que en este caso, el dron realizará un recorrido preestablecido y mostrará el movimiento en un entorno tridimensional. Otro de los objetivos marcados en este trabajo es dividir en dos módulos principales los objetos más importantes dentro del simulador: el dron y el escenario. Para cumplir este segundo objetivo se ha realizado un desarrollo dividido en hitos siguiendo una metodología de desarrollo ágil informal. En total se podrán encontrar 7 hitos, 6 de ellos completos y un último que se encuentra en desarrollo. En estos primeros 6 hitos se realizan progresos en vista a un desarrollo iterativo de este proyecto. En el primero se exploran formas de mover objetos dentro de Unreal, en el segundo se estudia cómo es el proceso de importación de mallas, en el tercero se implementa un control diferencial de la velocidad, en el cuarto se desarrolla un sistema publicador-suscriptor de ROS2, en el quinto se desarrolla un peón dentro de Unreal que haga uso de ese sistema publicador-suscriptor y finalmente en el sexto se documenta la importación de un escenario completo y sus texturas dentro del editor de Unreal. Todo el código fuente aquí descrito y explicado se puede encontrar en la página de github[Tap23a] además de recogerse en los anexos de la propia memoria. ABSTRACT Drones are unmanned aerial vehicles that were initially created for military purposes; however, we have been able to adapt them to a wide variety of functions in both military and civilian domains. Drone simulation is a relatively new field that has experienced exponential development in recent years. Significant advances have been made during this time in studying the physics of drone movement, which is essential for their subsequent simulation in virtual environments, allowing exploration of the potential applications of these versatile machines. The main objective of this work is to establish a foundation for the creation of a drone flight simulator using the graphical environment of Unreal Engine 5, utilizing the popular robot communication library known as ROS2. Thus, a flight visualizer has been developed, similar to a simulator, where the drone follows a predetermined path and displays its movement in a three-dimensional environment. Another goal of this work is to divide the most important objects within the simulator into two main modules: the drone and the scenario. To achieve this second objective, development has been divided into milestones following an informal agile development methodology. A total of 7 milestones can be found, with 6 of them completed and a final one currently under development. These initial 6 milestones make progress towards an iterative development of this project. The first milestone explores ways to move objects within Unreal, the second studies the process of mesh importing, the third implements differential speed control, the fourth develops a ROS2 publisher-subscriber system, the fifth creates a pawn within Unreal that utilizes this publisher-subscriber system, and finally, in the sixth milestone, the importation of a complete scenario and its textures into the Unreal editor is documented. All the source code described and explained here can be found on the GitHub page [Tap23a], as well as being included in the appendices of this report