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Título: Sistema de visão a laser para mapeamento de superfície de navegação de robôs quadrúpedes
Autor(es): Orlandi, José Geraldo das Neves
Orientador: Amaral, Paulo Faria Santos
Coorientador: Bento Filho, Antônio
Palavras-chave: Robôs móveis
Visão de robô
Navegação de robôs móveis
Processamento de imagens
Desvio de obstáculos
Data do documento: 22-Ago-2008
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: Este trabalho apresenta, implementa e testa um sistema de visão a laser, para construção de mapas de superfície de navegação e localização de obstáculos para robôs quadrúpedes. À medida que o robô navega em uma trajetória pré-definida, o sistema mapeia a superfície, identifica os obstáculos e toma decisões para se desviar ou transpô-los, dependendo de suas dimensões, definindo assim as ações de navegação do robô até o seu ponto de destino da trajetória. O sistema de visão usa uma câmera CCD e um sistema laser microcontrolado, que gera linhas de laser para varrer a superfície à frente do robô. As imagens adquiridas são então processadas por alguns algoritmos, de modo que os perfis do laser incidindo sobre os obstáculos são usados para gerar imagens de profundidade, que representam mapas 2½D da superfície. O sistema desenvolvido integra sucessivas imagens de profundidade para extrair dados relevantes dos obstáculos, e, juntamente com os dados de odometria e cinemática do robô, faz o mapeamento da superfície. Uma estratégia de controle baseada na navegação reativa, que usa uma árvore de decisão binária, foi implementada, para permitir ao robô navegar em superfícies com obstáculos de forma segura e eficiente. Os resultados experimentais mostraram que o sistema é eficiente. O robô Guará, que foi utilizado nos testes, navegou em ambiente com obstáculos desconhecidos, desviando-se ou transpondo-os, até atingir o ponto de destino da trajetória.
This work presents, implements and tests a laser vision system to build navigating surface maps and localization of obstacles for quadruped robots. As long as the robot navigates on a pre defined trajectory, the system maps the surface, identifies the obstacles and makes decisions to pass by or to pass over them, depending on their dimensions, thus defining the robot navigation actions towards its trajectory destination point. The vision system uses a CCD camera and a laser microcontrolled system, which generates laser stripes to sweep the surface in front of the robot. The acquired images are then processed by some algorithms, so that the laser profiles inciding over the obstacles are used to generate range images which represent 2½D surface maps. The developed system integrates successive range images to extract relevant data from the obstacles and, together with the robot odometry and kinematics data, performs the surface mapping. A control strategy based on reactive navigation, which uses a binary decision-tree, has been implemented to allow the robot to safely and efficiently navigate on surfaces with obstacles. Experimental results have shown that the system is efficient. The Guará robot, which has been used in the tests, navigated on an environment with unknown obstacles, passing by or passing over them, up to reaching its trajectory destination point.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/4115
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