Mapeamento tridimensional de ambientes internos utilizando um sensor LIDAR.

Abstract

Aplicações de mapeamento tridimensional estão sendo cada vez mais utilizadas na robótica, principalmente, por possibilitar uma representação mais completa de um ambiente, quando se comparado ao mapeamento bidimensional. Dessa maneira, pode-se permitir, por exemplo, que robôs consigam usufruir desse conhecimento completo do ambiente para realização de tarefas mais complexas. Nesse contexto, objetiva-se com esse trabalho desenvolver um protótipo robótico como sensoriamento 3D feito com base em um sensor LIDAR, capaz de efetuar o mapeamento, tanto em um ambiente simulado para testes iniciais, quanto em um ambiente real, com dados de posicionamento obtidos a partir de um sensor IMU e um encoder. O desenvolvimento do projeto baseou-se em três etapas de implementação: (i) simulação no ambiente de software Gazebo; (ii) implementação da orientação com base nos dados de uma IMU, onde para obter uma estimativa dos ângulos de rotação e para diminuição de ruído aplicou-se o filtro de Kalman e (iii) implementação do posicionamento, onde os componentes foram dispostos em uma estrutura com rodas conectadas a um encoder, a fim de garantir a mobilidade do protótipo e obter a translação do sensor. Com essas três etapas concluídas, foi possível gerar uma matriz homogênea de rotação e translação coerente com a movimentação real e, então, gerar uma nuvem de pontos do ambiente. Os resultados do trabalho, mostram que no geral o filtro de Kalman foi efetivo para a diminuição de ruídos nos sensores, como era esperado, e tanto a nuvem de pontos como o mapa gerado apresentaram extrema semelhança com o ambiente testado.