Disseny i construcció d'un escàner 3D a partir d'un lidar bidimensional

Abstract

[cat] En aquest treball es desenvolupa un escànner làser 3D a partir del sensor Hokuyo UTM-30LX-EW, un sensor làser dissenyat per escanejar en un pla. L’escaneig 3D s’aconsegueix fent rotar el sensor làser de manera que els seus successius escanejos 2D corresponguin a un pla orientat lleugerament diferent a l’anterior sobre un eix de rotació fins a completar una volta, obtenint com a resultat un nigul de punts de tot l’entorn. L’objectiu de l’escànner és, dins l’àmbit de la robòtica mòbil, proporcionar informació útil sobre l’espai que envolta el robot que l’utilitzi. En el disseny s’han tingut en compte tant aspectes físics com de programari de manera conjunta aconseguint una alta integració de tots els elements que componen la solució al problema. S’ha dissenyat un suport giratori per al sensor làser permetent a aquest fer un escombrat de l’entorn a una velocitat angular controlada a partir d’un motor pas a pas. Aquest disseny s’ha dut a terme mitjançant eines de disseny per computador i s’ha implementat mitjançant impressió 3D. El control dels elements físics de dins l’escànner s’ha fet amb una placa de microcontrolador i circuits addicionals. L’escànner envia les seves dades a un ordinador extern on aquestes són interpretades i processades per part del programari controlador desenvolupat en aquest treball. El programari s’ha desenvolupat dins l’entorn de treball ROS (Robot Operating System) que proporciona eines adequades per a processar dades de sensors làser i està orientat a aplicacions de robòtica. El resultat és un escànner capaç d’escanejar entorns estàtics. Amb ell es poden reconstruir emplaçaments amb precisió suficient per a aplicacions de reconeixement d’obstacles o navegació. Tot i això, el làser vibra durant l’escaneig provocant errors i no s’han explotat diferents modes d’escaneig. Les seves limitacions pel que fa a precisió i funcionalitats fan recomanables treballs futurs abans del seu ús en aplicacions finalistes