<  Back to the Polytechnique Montréal portal

Conception et intégration d'un capteur LIDAR 3D pour la navigation autonome des robots mobiles en terrain inconnu

Jean-Philippe Roberge

Masters thesis (2013)

[img]
Preview
Download (27MB)
Cite this document: Roberge, J.-P. (2013). Conception et intégration d'un capteur LIDAR 3D pour la navigation autonome des robots mobiles en terrain inconnu (Masters thesis, École Polytechnique de Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/1092/
Show abstract Hide abstract

Abstract

Résumé L’étude de la planète Mars suscite un intérêt grandissant au sein de la communauté scientifique. Étant donné la distance séparant la Terre de cet astre, ainsi que l’environnement particulièrement hostile y régnant, son exploration tire avantage de l’utilisation de robots mobiles (rovers). Les fenêtres de communication peu nombreuses de même que les délais importants justifient le déploiement d’intelligence artificielle sur ces plates-formes mobiles afin de maximiser leur autonomie. L’un des enjeux primordiaux est alors la capacité que possèdent de tels robots de naviguer de façon autonome et donc de percevoir l’environnement au moyen de systèmes de vision avancés.Le projet de recherche dont il est question dans ce mémoire s’articule autour de ce thème et est réalisé en collaboration avec l’Agence spatiale canadienne (ASC). L’objectif principal vise la conception d’un système de vision tridimensionnelle permettant à un robot mobile de naviguer de façon autonome. Il concerne plus particulièrement la conception, l’intégration et l’étude de CORIAS (COntinuous Range and Intensity Acquisition System), un système de vision utilisant la technologie lidar (LIght Detection And Ranging). Le système en question utilise comme capteur principal un lidar LMS111 de la compagnie SICK. L’appareil développé au cours de cette recherche répond non seulement à l’objectif principal, mais il est également doté des caractéristiques suivantes : • La reproduction tridimensionnelle de l’environnement s’effectue dans un rayon maximum de 20 mètres. • L’acquisition des données se fait à raison d’un débit maximal de 27 050 points par seconde. • Le temps requis pour balayer complètement l’environnement avec des paramètres d’opération typiques (une résolution de 0,25° en élévation et de 0,50° en azimut) est d’environ 29 secondes. • Le système peut transmettre les mesures d’intensité associées aux points acquis.• Les résolutions verticale (élévation) et horizontale (azimut) sont configurables et assez fines pour détecter des obstacles.• Le système présente un niveau raisonnable de protection face aux conditions environnementales hostiles (poussière, pluie, neige, etc).----------Abstract The study of Mars is of growing interest among the scientific community. Given the large distance between this planet and the Earth, as well as the hostile environment prevailing there, its exploration takes advantage of using rovers. The rare communication windows, along with the important delays occuring during communications, justify artificial intelligence deployment on these mobile platforms in order to maximize their autonomy. Hence, one of the crucial issues is the ability the rover has to autonomously navigate and thus, to properly detect its environment with the help of advanced vision systems. The research project discussed in this thesis focuses on this theme and is done in collaboration with the Canadian Space Agency (CSA). The main objective is to design a three-dimensional vision system enabling a mobile robot to navigate autonomously. It relates more particularly to the design, integration and study of CORIAS (COntinuous Range and Intensity Acquisition System), a vision system using lidar (LIght Detection And Ranging). The system uses a LMS111, manufactured by SICK, as its main sensor. The device developed in this research project not only meets the main objective, but it also has the following characteristics:• The three-dimensional reproduction of the environment is performed within a 20 meter radius.• The maximum data acquisition rate is 27 050 points per second.• The time required to complete a full-coverage scan performed with typical operation parameters (0,25° elevation and 0,50° azimuth resolutions) is around 29 seconds.• The system is able to transmit the intensity measurements associated with the acquired points.• Vertical (elevation) and horizontal (azimuth) resolutions are configurable and fine enough to detect obstacles.• The system has a reasonable level of protection against bad weather conditions (dust, rain, snow, etc.).CORIAS only requires a 24 volts DC power supply and an Ethernet link to be operated. It can be installed easily on a large variety of platforms. The rover’s on-board computer is responsible for communicating with the vision system and provides the commands it needs to accomplish. The microcontroller, which is the central part of the system, operates on Linux and acts as a TCP-IP server.

Open Access document in PolyPublie
Department: Département de génie électrique
Dissertation/thesis director: Richard Gourdeau
Date Deposited: 16 Jul 2013 15:10
Last Modified: 27 Jun 2019 16:49
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/1092/

Statistics

Total downloads

Downloads per month in the last year

Origin of downloads

Repository Staff Only