Construcción de mapas geométricos bidimensionales de ambientes interiores con un telémetro láser

Abstract

In the last years, due to the advances in science and technology, electronic devices have been designed more efficiently on a day to day basis. It has allowed the realization of research in other science fields, Robotics has not been an exception. Perhaps, Robotics is one of the most favored fields due to its relationship with electronics. Robots are defined as mechanic devices in order to facilitate man’s work at any point. To navigate in its environment, the mobile robots have sensors, processors and actuators. The laser is a very used sensor due to its precision, fastness and directiona- lity. To perform high level activities a robot requires a description of the environment (a map). The set of laser measurements can be used to generate bidimensional geo- metric maps. In indoor environments, where there are many planar objects, the use of Geometric Line Maps (GLMs) is very common. There are many methods to find GLMs using laser scans. This thesis analyzes methods reported in science literature to extract multiple lines from a set of points. The GLMs must be exact since robot’s performance depends on it. Sometimes, to find GLMs in an uncontrolled environment in a brief period of time is a challenging task. For instance, many indoor environments have small objects (chairs, tables, etc.) besides the planar objects. This thesis proposes two methods to find local GLMs using laser scans obtained from a static position: the Window Sample Consensus algorithm (WSAC) and the Window Sample Consensus – Global Evaluation algorithm (WSAC–GE). The basic idea behind these methods is to search a line within a subset of consecutive measu- rements using a Random Sample Algorithm.

En los últimos años, gracias a los avances de la ciencia y la tecnología, se han diseñado dispositivos eléctricos y electrónicos pequeños cada día más eficientes. Esto ha permitido la realización de investigación en otros rubros de la ciencia, la robótica no ha sido la excepción. Y tal vez, está área sea una de las más favorecidas gracias a la bondad que guarda con la electrónica. Los robots se definen como dispositivos mecánicos cuyo objetivo es facilitar el trabajo del hombre desde cualquier punto de vista. Un área de la robótica conocida como robótica móvil tiene como objetivo la construcción de robots que sean capaces de navegar en entornos desconocidos sin necesidad de supervisión. Los robots móviles son un elemento primordial y esencial en la toma de decisiones donde la practicidad humana corre riesgos, son un respaldo importante para personas incapacitadas y son además de gran ayuda como guías de turismo. Para navegar en su entorno, los robots móviles constan de sensores, procesadores y actuadores. El telémetro láser es un sensor muy popular en robótica móvil debido a que es preciso, rápido y direccional. Para actividades de alto nivel el robot requiere una descripción del ambiente (un mapa). El conjunto de mediciones de un telémetro láser se puede usar para generar mapas geométricos bidimensionales. En ambientes interiores, donde existe una gran cantidad de objetos con contornos lineales, es muy común el uso de mapas geométricos de líneas (MGL). Existen varios métodos para encontrar un MGL a partir de las mediciones de un telémetro láser. Esta tesis analiza los métodos reportados en la literatura para extraer múltiples líneas a partir de un conjunto de puntos. Un MGL debe de ser muy preciso pues de él depende el buen desempeño del robot.