Modelización robusta de entornos semi-estructuradosuna aplicación al mapeado 6dof en robótica móvil

Resumen

El presente trabajo de tesis se centra en la reconstrucción de modelos tridimensionales de datos y en la estimación del movimiento realizado por un robot móvil en función de los datos observados a lo largo de su trayectoria, Nuestro principal objetivo es la reconstrucción automática de mapas de entorno tridimensionales a partir de la estimación realizada del movimiento, con seis grados de libertad, efectuado por el robot. Además, las soluciones aportadas para obtener dicho movimiento han sido desarrolladas para que se puedan aplicar en tiempo real, al mismo tiempo que el robot va efectuando sus movimientos. Por este motivo, se ha realizado un importante trabajo para desarrollar mecanismos que nos permitan incluir una etapa de pre-proceso en la que se reduzca la complejidad temporal de las escenas tridimensionales captadas por el robot mediante la construcción de un modelo más sencillo que explique los datos originales de la manera más completa posible. También figura nuestros objetivos el obtener soluciones independientes de los sistemas físicos utilizados. Por este motivo, todas las técnicas propuestas en esta tesis están diseñadas para trabajar con datos tridimensionales en bruto. De esta forma hemos conseguido aumentar el ámbito de aplicación de nuestras soluciones ya que no es necesario disponer de un sistema concreto para utilizar los métodos descritos en esta tesis. Además, se han estudiado, mediante un nutrido conjunto de experimentos en entornos reales, los límites de nuestras propuestas, determinando bajo qué condiciones es posible su utilización y cuiando es más probable que se produzcan errores en los resultados. El primer gran bloque, de los dos en los que se divide esta tesis, está centrado en el estudio de técnicas que nos permitan obtener un modelo tridimensional de la escena que está siendo observada por el robot en un momento determinado. Tras analizar diversos enfoques que podemos encontrar en la literatura, se propone, por un lado un método para obtener descripciones completas y precisas de las superficies planas que se encuentran en la escena. Este método es apropiado para aplicaciones que necesiten una alta similitud con los datos originales para aplicaciones como la tele-presencia, realidad virtual, reconstrucción arquitectónica, etc. Por otro lado, también se ha desarrollado un método voraz que nos devuelve las descripciones de las superficies planas de la escena de forma rápida, aunque se sacrifique algo de precisión en el modelo resultante. Este método es muy apropiado para tareas de robótica con restricciones temporales, como puede ser estimar el movimiento que realiza el robot según se va produciendo. Este primer bloque se completa con un estudio para la incorporación al modelo9 de distintas características tridimensionales. Así vemos que es posible aprovechar parte del proceso realizado para encontrar las superficies planas de la escena para realizar un análisis de las zonas con mayor discontinuidad. También se ha realizado un estudio del error cometido al construir el modelo de la escena formado por los principales planos.