Arquitetura de gateway LoRa integrada ao ROS 2 utilizando FreeRTOS

dc.contributor.advisor1 Araújo, Francisco Marcelino Almeida de
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/4308842626023929pt_BR
dc.contributor.referee1 Araújo, Francisco Marcelino Almeida de
dc.contributor.referee1Lattes http://lattes.cnpq.br/4308842626023929pt_BR
dc.contributor.referee2 Oliveira Junior, Wilson de
dc.contributor.referee2Lattes http://lattes.cnpq.br/6266453388228140pt_BR
dc.contributor.referee3 Santana, Fernando Castelo Branco Gonçalves
dc.contributor.referee3Lattes http://lattes.cnpq.br/7801051159658130pt_BR
dc.creator Carvalho Junior, Iglésio Oliveira de
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/6977950259560693pt_BR
dc.date.accessioned 2026-08-14T21:31:58Z
dc.date.available 2026-08-14T21:31:58Z
dc.date.issued 2026
dc.description.abstract The expansion of mobile robotics to remote areas requires long-range communication. The ROS 2 middleware (via DDS) generates excessive multicast traffic, saturating low-bandwidth networks like LoRa. This work presents the development and experimental validation of a gateway architecture integrating ROS 2 and LoRa via a deterministic FreeRTOS firmware, named ROS2_LR_Protocol, implemented on the Heltec WiFi LoRa 32 (V2) hardware and validated with an iRobot Roomba in an outdoor environment. The firmware manages three concurrent tasks (radio, micro-ROS, and monitoring), protected by an SPI Mutex, using compact 21-byte packets (CRC-16) and a drop-old strategy to prevent buffer bloat. In the field, average latency was 118 ms at 100 m (SF7) and 2705 ms at 500 m (SF12), reflecting the intrinsic trade-off of CSS modulation. The system remained stable up to 500 m in NLOS environments, significantly outperforming Wi-Fi range. The architecture validates a viable, low-cost, and highly replicable Commercial Off-The-Shelf (COTS) solution for connected robotics in areas lacking network coverage.pt_BR
dc.description.resumo A expansão da robótica móvel para áreas remotas exige comunicação de longo alcance. O middleware ROS 2 (via DDS) gera tráfego multicast excessivo, saturando redes de baixa banda como o LoRa. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a validação experimental de uma arquitetura de gateway que integra ROS 2 e LoRa via firmware FreeRTOS determinístico, denominada ROS2_LR_Protocol, executada no módulo Heltec WiFi LoRa 32 (V2) e validada com um iRobot Roomba em ambiente externo. O firmware gerencia três tarefas concorrentes (rádio, micro-ROS e monitoramento), protegidas por Mutex SPI, com pacotes compactos de 21 bytes (CRC-16) e estratégia drop-old contra buffer bloat. Em campo, a latência média foi de 118 ms a 100 m (SF7) e 2705 ms a 500 m (SF12), evidenciando o trade-off da modulação CSS. O sistema manteve estabilidade até 500 m em ambiente NLOS, superando significativamente o alcance do Wi-Fi. A arquitetura valida uma solução baseada em hardware comercial (COTS) de baixo custo e alta replicabilidade para robótica em áreas sem cobertura de rede.pt_BR
dc.identifier.citation CARVALHO JUNIOR, Iglésio Oliveira de. Arquitetura de gateway LoRa integrada ao ROS 2 utilizando FreeRTOS. Orientador: Francisco Marcelino Almeida Araújo. 2026. 13 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Tecnologia em Análise e Desenvolvimento de Sistemas) - Instituto Federal do Piauí, Campus Teresina Central, Teresina, 2026pt_BR
dc.identifier.uri https://bia.ifpi.edu.br/jspui/handle/123456789/5789
dc.language porpt_BR
dc.publisher Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauípt_BR
dc.publisher.country Brasilpt_BR
dc.publisher.department Campus Teresina Centralpt_BR
dc.publisher.initials IFPIpt_BR
dc.rights Acesso Abertopt_BR
dc.subject Robótica móvelpt_BR
dc.subject Robot Operating System 2 (ROS 2)pt_BR
dc.subject LoRa - Tecnologia de rádiopt_BR
dc.subject Real-Time Operating System (RTOS)pt_BR
dc.subject Internet das Coisaspt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO::ARQUITETURA DE SISTEMAS DE COMPUTACAOpt_BR
dc.title Arquitetura de gateway LoRa integrada ao ROS 2 utilizando FreeRTOSpt_BR
dc.title.alternative LoRa gateway architecture integrated with ROS 2 using FreeRTOSpt_BR
dc.type Trabalho de Conclusão de Cursopt_BR

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