Exploracion y reconstruccion tridimensional de entornos exteriores mediante robots moviles

Resumen

El presente trabajo de tesis presenta un método de exploración de entornos exteriores con el objetivo de generar modelos tridimensionales de los mismos mediante escaneado láser. La metodología propuesta está orientada a optimizar el proceso de exploración maximizando la calidad del modelo y reduciendo el número de escaneos necesarios para crear un modelo 3D con una calidad mínima requerida. Para lograr este propósito el método propuesto en este trabajo utiliza la información capturada por un robot móvil todoterreno dotado con un escáner láser tridimensional. Esta información es procesada y analizada para extraer características del entorno que son relevantes para el desarrollo de su misión (como obstáculos, superficies navegables o la calidad de modelo en una zona del entorno), las cuales son proyectadas a un mapa de información 2D que tiene el propósito de facilitar los cálculos de evaluación de distintas posiciones candidatas a ser el próximo punto de recogida de datos dentro del entorno. Para la evaluación de estas posiciones candidatas, se usan como criterios la ganancia esperada de información, la mejora esperada de la calidad del modelo, la cobertura de zonas marcadas como de especial interés y el coste estimado de la trayectoria hasta dicho punto. La posición seleccionada será la que obtenga una puntuación más alta de acuerdo con esto criterios. Para la verificación de esta metodología y dentro del marco de esta investigación se ha construido una plataforma robótica todoterreno orientada a la reconstrucción tridimensional de entornos exteriores. Para ello se ha dotado a la plataforma con un escáner láser tridimensional diseñado especialmente para esta aplicación y compuesto por un escáner láser planar instalado sobre una plataforma giratoria que permite una adquisición de información del entorno rápida y completa. El proceso de construcción de esta plataforma así como la estructura mecánica del robot, su arquitectura hardware software y de comunicaciones y los sistemas perceptivos embarcados también forman parte de este trabajo. Asimismo, se ha diseñado una herramienta de simulación muy útil para el desarrollo y las pruebas iniciales cuya descripción igualmente se encuentra consignada en este trabajo Finalmente, se presentan resultados obtenidos con la plataforma robótica y el simulador en diferentes tipos de entornos exteriores, los cuales demuestran la utilidad de esta metodología para la generación de modelos tridimensionales de diferentes tipos de entorno.