EVALUACIÓN Y COMPARACIÓN DE MÉTODOS DE SCAN-MATCHING EN AMBIENTES ESTRUCTURADOS Y PARCIALMENTE ESTRUCTURADOS USANDO LIDAR 2D

Abstract

The constant grow that Chile experiences beside the introduction of the new necessities,challenges and opportunities, make necessary the developing of technologiesthat support the productive activities of the country [1]. Robotics, in this context, mayplay a crucial role, moreover, the development and integration of robotic technologyfor production growth and, risks and mishap decline through automation of productiveprocesses. It is a reality on the countries of the region like Argentina and Brazil, whereunmanned harvesters and sowers are used on agricultural processes, as in the rest ofthe world (like Europe and the United States). But when it is talked about robots, itis needed to forget human-like machines and the old robotic arms that it can found onautomotive assembly. Nowadays, almost any vehicle can be transformed into a robotand adapted according to the needs of the productive process. Thereby, suppose anautonomous vehicle or distance-driven, of simple technology integration, that allowsherbicide irrigation in avocado or olives plantations like the one on figure 1a or a morecomplex one, like the drone on figure 1b that may fulfill similar tasks. Whatever thecase many befits can be obtained as for example:Smart usage of resources Resources are limited, the use of automated robotics systemsallows a better use of the available goods, because of precision, regularityand constancy that a machine may perform and do its tasks. Diminish exposure to risks of human lives In the process development may occuractivities that may present a risk for health, for example handling phytosanitary,or exploration on danger zones; the implement of robotic technology allowsthis tasks without exposing the health of a person.Replace scarce or non-existent workforce On agricultural labors, for example, itgo through a lack of workforce, because of different causes, between them theexistence of better paid jobs. The use of automat systems tender a developmentopportunity on agricultural labors since it gives a solution to this issue.However, when a mobile robotic solution is designed and implemented, there is aparticularly important challenge that will be faced, it behoove the problem of selflocation.For a robot to be able to move through an environment with a certain degreeof autonomy, and has the capability of doing basic tasks as for example, reaching to itsobjective or avoid obstacles, it may be able of answering certain questions. One of thoseand the most important is: where am I? In order to answer it, the robot needs a systemthat provides the information about itself and its environment, besides of a map whereit can place. This assignments goal is to analyze and compare some of the existingalgorithms that solves the issue of self-location on two dimensions through the scanmatching technique with the objective of establish which offers a better performance,and under which conditions this performance is obtained.

El constante crecimiento que experimenta Chile junto con la introducción de nuevasnecesidades, desafíos y oportunidades hace necesario el desarrollo de tecnologías que entreguensoporte a las actividades productivas del país [1]. La robótica, en este contexto,puede jugar un rol crucial, es más, el desarrollo e integración de tecnología robóticapara el aumento de la producción y la disminución de riesgos y accidentes mediantela automatización de procesos productivos, ya es una realidad en países de la regióncomo Argentina y Brasil, donde se utilizan cosechadoras y sembradoras no tripuladasen los procesos agrícolas, como también en el resto del mundo (como Europa y EstadosUnidos).Pero cuando se habla de robots, es necesario olvidar las máquinas humanoides y losclásicos brazos robóticos manipuladores que se encuentran en los procesos de ensamblajeautomotriz. En la actualidad, prácticamente cualquier vehículo puede ser transformadoen un robot y adaptado según las necesidades del proceso productivo. Así, si se suponeun vehículo autónomo o comandado a distancia, de integración tecnológica simple, quepermita la irrigación de herbicida en plantaciones de paltas u olivos como el de la figura1a o uno más complejo, como el drone en la figura 1b que podría cumplir con funcionessimilares. Cualquiera sea el caso se pueden conseguir importantes beneficios como porejemplo:Uso inteligente de recursos Los recursos son limitados, el uso de sistemas robóticosautomatizados permite un mejor uso de los bienes disponibles, debido a la precisión,regularidad, y constancia con la que una máquina puede ejecutar y llevar acabo sus tareas.Disminuir la exposición a riesgos de vidas humanas En el desarrollo del procesoproductivo pueden existir actividades que pueden presentar riesgo para la saludcomo por ejemplo el manejo de fitosanitarios, o exploración en zonas de peligro, eluso de tecnologías robotizadas permite realizar estas tareas sin exponer la saludde una persona.Reemplazar la mano de obra escasa o inexistente En el sector agrícola por ejemplo,se experimenta una ausencia de mano de obra, esto se debe a diferentes motivos,entre ellos la existencia de trabajos mejor remunerados. El uso de sistemas automatizados brinda una oportunidad de desarrollo en el sector agrícola ya queentrega una solución a este problema.Sin embargo, cuando se diseña e implementa una solución robótica móvil, hay undesafío particularmente importante que se debe enfrentar, y corresponde al problemade auto localización. Para que un robot sea capaz desplazarse por un entorno concierto grado de autonomía, y tenga la capacidad de realizar tareas básicas como porejemplo, llegar a su objetivo o evadir obstáculos, debe ser capaz de responder a ciertaspreguntas. Una de ellas y las más importantes es ¿Dónde estoy?. Para responderla elrobot necesita de un sistema que le proporcione información acerca de sí mismo y desu entorno, además de un mapa en el que poder situarse.Este trabajo tiene por finalidad analizar y comparar algunos de los algoritmos existentesque resuelven el problema de auto localización en dos dimensiones a través dela técnica scan matching con el objetivo de establecer cuál de ellos ofrece un mejordesempeño, y bajo qué condiciones se obtiene este buen desempeño.