Localización y mapeo simultáneo basado en la librería de nube de puntos [PCL]: etapa de registro

Abstract

La robótica en ingeniería es una de las más amplias áreas del conocimiento que se ha venido trabajando durante los últimos años. La rigurosidad teórica que contiene debido a la integración de diferentes áreas de la ingeniería como la electrónica, control, software y mecánica, hacen de este tema uno de los más complejos que se encuentran hoy en día.

Actualmente la vanguardia tecnológica obliga a los investigadores en estas áreas a que deban concentrarse en generar nuevos métodos en relación al aprovechamiento de las nuevas fuentes tecnológicas, es por este motivo que la fundamentación teórica debe ser bien conocida antes de realizar desarrollos de esta clase. La inclusión de temáticas como el procesamiento de imágenes y la navegación autónoma, hicieron pensar en la posibilidad tangible de realizar un dispositivo totalmente autónomo con el cual reemplazar a un humano para la realización de tareas en cualquier tipo de ambiente.

La localización y el mapeo simultáneo (SLAM por sus siglas en inglés), es una temática relacionada con integración de los principales elementos que componen la definición de robótica, agrupados de tal forma que permitan responder al objetivo de dotar a entes mecánicos de una capacidad de autonomía. En este documento se propone el desarrollo de una primer aplicación en relación con SLAM, correspondiente al desarrollo de un algoritmo de mapeo para ambientes de tipo indoor.

Se desarrolla entonces una descripción de SLAM, en términos históricos y teóricos, además de explicar minuciosamente las herramientas necesarias para lograr el objetivo de mapeo del ambiente relacionando las herramientas de hardware y software con el diseño de los algoritmos a partir de la información recolectada y condensada en el estado del arte, el marco teórico y el marco referencial del proyecto, para finalmente mostrar los resultados obtenidos a partir de los dos enfoques utilizados (Registro basado en características y Registro basado en ICP) para responder al objetivo del proyecto.

In engineering, robotics is one of the largest knowledge field that has been working during the last years. The theoretical stringency that it contains due to the integration of other large engineering fields like electronics engineering, control engineering, computer science and mechanical engineering, make this area one of the most complex nowadays.

At present the forefront of technology obligates the researchers of this areas to be concentrate in the generation of new methods related to the use of the new technologic devices, for this reason the theoretical stringency has to be well known in order to have good development and have the best results in this field. Inclusion of image processing and autonomous navigation in robotics systems, propose the possibility of build a completely autonomous device which could replace a human to make works in any environment.

Simultaneous localisation and mapping (SLAM), is a topic related to integration of the main elements in the definition of robotics, grouped in such a way to respond to the objective of providing mechanical devices the capacity of autonomy. In this paper the development of a first application in relation to SLAM for the development of a mapping algorithm, for indoor environments is proposed.

A description of SLAM is well developed, in theoretical and historical terms, in addition to thoroughly explain the tools needed to achieve the goal of mapping the environment relating the hardware, and software design algorithms based on the information collected and condensed in the state of the art and theoretical information as a referential framework of the project, to finally show the results obtained from the two approaches implemented (Feature based registration and ICP based registration) as a way to respond to the project objective.