Proyectos

Navegación basada en visión para robots aéreos autónomos (VANTs/UAVs/drones)

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Los vehículos aéreos no tripulados (VANTs, UAVs o drones) pueden ser utilizados para diversas aplicaciones tales como sensado remoto, transporte de cargas, búsqueda y rescate, entre otras. Para resolver estos problemas es posible utilizar diversos sensores. En ambientes exteriores, la localización puede ser resuelta mediante GPS. Sin embargo, en ambientes interiores, es necesario recurrir a técnicas de localización y mapeo utilizando sensores tales como cámaras, laser, etc. Esta línea de investigación se enfoca en el estudio de técnicas de navegación, control, localización y construcción de mapas basadas principalmente en el uso de cámaras junto a otros sensores de bajo nivel (giróscopos, inerciómetros, etc.).

Stereo Visual SLAM para ambientes de gran escala

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Para resolver el problema de la navegación autónoma es necesario estimar la posición del robot con respecto al entorno. Cuando no se cuenta con un mapa a priori de este último, se deben resolver los problemas de localización y mapeo en forma simultánea. Este problema es conocido en la literatura como SLAM: Simultaneous Localization and Mapping o Localización y Mapeo Simultáneos. Entre los distintos enfoques estudiados en la actualidad, el uso de cámaras como sensores para resolver dichos problemas se encuentra ampliamente difundido. En el caso de un robot recorriendo entornos de gran escala, es necesario utilizar métodos eficientes que puedan funcionar en tiempo real. En esta línea de investigación se busca desarrollar un método de SLAM, utilizando visión estéreo, que dividida las tareas de localización y mapeo en distintos hilos de ejecución, explotando las arquitecturas multi-núcleo existentes hoy en día.

Navegación basada en apariencia usando mapas topológicos

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Como alternativa al uso de la técnica SLAM para resolver el problema de la localización, es posible plantear el problema de la navegación en forma distinta. Usualmente, las técnicas basadas en SLAM siguen un enfoque métrico donde se busca estimar la posición del robot y construir un mapa del entorno que sean tanto precisos como globalmente consistentes. Sin embargo, es posible en ciertos casos resolver la navegación utilizando un enfoque no-métrico o basado en apariencias. Este tipo de enfoques consiste en representar el entorno mediante características visuales que describan la apariencia del mismo desde el punto de vista del robot durante el recorrido. Así, es posible navegar de manera autónoma a partir de localizar el robot en forma cualitativa sobre una mapa topológico, el cual no tiene por que ser globalmente consistente. El método actualmente en desarrollo ha sido evaluado exitosamente utilizando robots terrestres y aéreos en entornos interiores y exteriores.

Sistema de localización externo basado en visión, eficiente y preciso

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Al estudiar y proponer distintas técnicas de localización autónoma es generalmente necesario realizar experimentos que permitan medir la precisión de las estimaciones. En la actualidad, existen diversos sistemas de localización externa utilizados para obtener con gran precisión la posición de uno o más robots en un área de trabajo. Sin embargo, éstos son generalmente muy costosos y difíciles de utilizar. Como alternativa, se desarrolló un método de localización basado en el uso de cámaras convencionales para la detección y seguimiento de patrones planares (colocados sobre robots u otros objetos de interés). El sistema es altamente eficiente (puede procesar las imágenes a velocidades de miles de cuadros por segundo) y muy preciso (con errores menores al 1%). Además, permite localizar los patrones dentro del espacio 3D utilizando una sola cámara. Utilizando múltiples cámaras, es posible extender el área de trabajo o mejorar la precisión del sistema, a partir de la integración de los resultados individuales obtenidos por cada cámara.

Navegación de robots artrópodos basada en visión estéreo

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Los robots que utilizan una locomoción basada en ruedas poseen  limitaciones a la hora de plantear la navegación sobre entornos no-estructurados, tales como en el caso de aplicaciones de búsqueda y rescate en escenarios de derrumbe. Por esta razón, se vuelve atractivo el uso plataformas que utilicen locomoción basada en patas articuladas (robots artrópodos). Por otro lado, dichas plataformas plantean nuevos desafíos desde el punto de vista de la resolución de los problemas de la navegación, localización y construcción de mapas. En esta línea de investigación se propone el estudio y aplicación de técnicas basadas en visión y la fusión con otro tipo de sensores tales como giróscopos, acelerómetros, etc. Asimismo, se desarrollarán técnicas de planificación de trayectorias y tipos de marcha (gaits) para sortear obstáculos y poder enfrentar terrenos irregulares en forma eficiente.

Planificación y mapeo simultáneos en manipuladores robóticos móviles

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Actualmente, los manipuladores robóticos son utilizados en numerosas actividades humanas (industria, medicina, agricultura de precisión, manipulación de residuos o elementos peligrosos, etc.). En la mayoría de las aplicaciones, los manipuladores son generalmente fijos al área de trabajo. Sin embargo, en la actualidad, se están explorando nuevas alternativas que involucran el uso de manipuladores montados sobre plataformas robóticas móviles, denominados “manipuladores móviles”. En estos casos es necesario resolver el problema de la planificación de trayectorias tanto para la plataforma en sí como el manipulador en forma conjunta. Además, el espacio de trabajo del manipulador móvil es una área dinámica por lo que es necesario emplear técnicas de planificación adecuadas a estos casos. En esta línea de investigación se propone utilizar utilizar un enfoque basado en visión, que construya un mapa y realice la planificación de trayectorias de manera simultánea (SPAM: Simultaneous Planning and Mapping).