Integración de una cámara pan-tilt subacuática para detección de objetos y guiado de un ROV submarino

Abstract

ResumenEn este documento se expone un sistema adaptativo y semi-autónomo, el cual genera una interfaz de alto nivel para facilitar el trabajo de supervisión humana, capaz de detectar un objeto de interés, con la finalidad de trackear su posición y guiar a un Remote Operated Vehicle (ROV) haciendo uso de una cámara pan-tilt submarina, mediante la utilización de herramientas conocidas de visión por computador, y a través del middleware Robot Operating System (ROS). El trabajo se ha llevado a cabo en el contexto del proyecto coordinado MERBOTS (www.irs.uji.es/merbots), para mejorar la realimentación visual en intervenciones reales submarinas.Palabras clave: Robótica submarina, intervenciones robóticas, visión por computador, detección de objetos IntroduciónUna de las tareas más importantes dentro deĺ ambito de la robótica de intervención, es la identificación/detección de los elementos de interés con los que la plataforma debe de interactuar. Esto se convierte en una tarea crítica (junto con las de aproximación y agarre) dentro de la intervención que sea necesario llevar a cabo. Estas tareas, incrementan su complejidad cuando el contexto es llevado debajo del agua, donde inconvenientes tales como la deformación, la reflexión, la aparición de ruido (gaussiano, granular, etc.), la ocultación parcial (o incluso completa) de los objetos de interés, y otros agentes como puede ser la suspensión de partículas en el agua (e.g. tierra, algas, etc.), o el movimiento de las corrientes marinas, dificultando el desarrollo de comportamientos 100 % autónomos. Todo ese conjunto de premisas enumeradas en las líneas anteriores, genera la necesidad de desarrollar sistemas semi-autónomos, donde exista una supervisión humana capaz de apoyar en la búsqueda y detección de los elementos de interés, y hacer así frente a la tesitura. Figura 1: Cámara pan-tilt EAC-DTR100ZCUna de las principales necesidades a la hora de dirigir un Vehículo Operado Remotamente (ROV), es tener un control total del entorno en el que se pretende realizar la operación. Es bien conocido que en elámbito marino, la localización mediante dispositivos tipo sonar (pasivo o activo), es una de las principales herramientas para detección y evasión de colisión de los diferentes obstáculos que se puedan encontrar sumergidos bajo la superficie del agua, que si bien, proporcionan una reconstrucción tridimensional del mapa marino [3], no están exentos de un altoíndice de ruido, a la vez que puede afectar al comportamiento de la fauna que habita en el entorno del radio de acción, como se muestra en [5], ya sea emitiendo tanto ondas electromagnéticas como acústicas. A parte de estas ventajas e inconvenientes, se encuentra la necesidad que nos atañe en este documento, la detección de objetos de interés (2D o 3D), tanto de forma autónoma como supervisada [10], donde las cámaras son sensores especialmente adecuados. ADAPTACIÓN DE UNACÁMARA PAN-TILT SUBMARINA Requisitos del SistemaEl uso de cámaras resulta necesario en cuanto a la tarea de texturizar los obstáculos que comprenden el m...

Graph SLAM Built over Point Clouds Matching for Robot Localization in Tunnels

“…A comparison of feature detection algorithms can be found in [ 27 ], where the following algorithms are highlighted: (a) Direct Sparse Odometry [ 28 ] (DSO), (b) Speeded-Up Robust Features [ 29 ] (SURF), (c) Features from Accelerated Segment Test [ 30 ] (FAST), (d) Binary Robust Independent Elementary Features [ 31 ] (BRIEF), (e) HARRIS [ 32 ], (f) Oriented FAST and Rotated [ 33 ] (ORB), and (g) Scale Invariant Feature Transform [ 34 ], SIFT.…”