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Percepción 3D y planificación de trayectorias basado en una combinación de Lidar 2D y visión para vehículos terrestres no tripulados

Abstract:

En la robótica móvil se ha explorado muy poco la utilización de vehículos de uso cotidiano en la navegación autónoma. Además, la percepción del entorno para la navegación de vehículos no tripulados generalmente se lo realiza por medio de sensores 3D los cuales encarecen el desarrollo de estas plataformas. Una alternativa poco investigada es la combinación de un sensor láser de percepción horizontal como el LIDAR y un sensor vertical como las cámaras de estéreo visión, de esta manera tener una percepción tridimensional. En esta investigación se desarrolla una plataforma móvil que planifica trayectorias libres de colisión en un entorno desconocido. Inicialmente se caracterizan los sensores y el vehículo, obteniendo parámetros definidos. El desarrollo de la plataforma se realiza en un vehículo de configuración Ackerman por lo que se genera su modelo cinemático. La planificación de trayectorias se la realiza por medio del algoritmo de planificación denominado Non-Holonómic Risk RRT. Este algoritmo combina el uso de posicionamiento otorgado por la cámara y el mapeo otorgado por el sensor láser. Adicional se almacena la percepción tridimensional para convertir los entornos en conocidos. Se evalúa diferentes trayectorias de un punto inicial a un punto meta. Se generan entornos internos, externos, fijos y dinámicos. Se concluye con un sistema íntegro que responde adecuadamente en entornos controlados, el noventa por ciento de los casos llega a la meta, la percepción es de gran calidad y el sistema servirá para diversificar futuras aplicaciones de navegación autónoma.