Desarrollo de un sistema de exploración y mapeo en tres dimensiones para un robot móvil

Abstract

Actualmente, dentro de la minería subterránea, los topógrafos para realizar las mediciones de los túneles subterráneos y hacer una representación gráfica en tres dimensiones del ambiente se demoran entre 2 a 3 días. Esta demora genera ineficiencia dentro del proceso de extracción del mineral ya que no se tiene la información a tiempo real. Por ende, este trabajo de tesis se centra en el desarrollo e implementación de un sistema de localización y mapeo en tres dimensiones basado en sensado láser para la exploración autónoma de un robot móvil. El robot móvil utiliza técnicas de SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) para realizar un mapa en dos dimensiones dentro del túnel subterráneo y asimismo, estimar la posición del robot móvil dentro del ambiente mencionado. Se implemento un sistema de navegación basado en campos potenciales. Este algoritmo permite al robot generar su propia trayectoria, evitando colisionar con las paredes u obstáculos en el ambiente donde comenzar a explorar. Se toma la información del sensor lidar (Light Detection and Ranging) para generar el mapa en dos dimensiones. Se elige el sensor lidar ya que emite impulsos rápidos de luz láser hasta 4000 impulsos por segundo, sobre una superficie. Para construir el mapa en tres dimensiones se diseñó un sistema mecánico que permite rotar el sensor láser haciendo que este pueda tomar medidas a diferentes alturas con su respectivo ángulo de inclinación. Se utiliza las transformaciones homogéneas, para convertir los datos obtenidos a valores en los tres ejes del plano cartesiano (X, Y, Z). El mapa tridimensional obtenido se puede visualizar en un software de fácil interacción.