Conception d'un robot mobile semi-autonome pour la prise de mesures acoustiques dans les bâtiments

La prise de mesures acoustiques est une tâche importante lors de la construction d'un bâtiment afin de s'assurer que le bâtiment en question respecte les normes voulues sur la transmission du bruit entre les différentes pièces. Ces mesures sont généralement très longues et répétitives, ce qui cause une perte de temps en d'efficacité pour les compagnies qui font ce type de mesures. De plus, la nature de cette tâche rend les mesures acoustiques sujettes aux erreurs humaines, ce qui peut avoir un impact sur les résultats obtenus. L'objectif de ce projet est donc de créer un robot semi-autonome capable de prendre des mesures acoustiques dans un bâtiment en construction, et ce avec l'aide de seulement un seul opérateur, alors que des mesures acoustiques doivent normalement être prises par au moins deux opérateurs. Le robot aura deux modes de fonctionnement, soit un mode téléguidé où l'opérateur situé dans une autre pièce pourra contrôler le robot tout en manipulant l'équipement nécessaire et un mode autonome où le robot naviguera par lui-même aux endroits où il faut prendre une mesure. Le robot devra être en mesure de communiquer avec un sonomètre industriel afin de déclencher la prise de mesures et d'enregistrer les résultats. De plus, le robot devra être capable de fonctionner dans un environnement en construction, ce qui signifie ne pas avoir d'accès facile à internet, être sur des surfaces accidentées et avoir plusieurs obstacles potentiels sur son chemin. De plus, le robot devra être simple à utiliser pour les opérateurs et respecter un budget limité afin de permettre de couper les coûts des prises de mesures acoustiques. La solution proposée est d'utiliser une plateforme robotique mobile à roues programmée avec le système d'exploitation ROS2 et équipée de différents capteurs tels qu'une centrale inertielle (IMU) avec un télémètre laser (LiDAR) pour la navigation autonome, ainsi que d'un routeur WiFi pour la communication avec l'opérateur. L’utilisation de ROS2 permettra également d'utiliser différentes librairies logicielles pour faciliter la programmation d'un véhicule capable de naviguer de façon autonome.

Abstract

Conducting acoustic measurements is a critical task in building construction to ensure compliance with noise transmission standards between various rooms. These measurements are typically lengthy and repetitive, leading to inefficiencies and wasted time for companies performing this work. Furthermore, the nature of this task makes it prone to human errors, which can affect the accuracy of the results. Therefore, the objective of this project is to develop a semi-autonomous robot capable of taking acoustic measurements in a building under construction with the assistance of only one operator, whereas traditionally, at least two operators are required. The robot will feature two operating modes: a remote-controlled mode, allowing an operator located in another room to control the robot and manage the necessary equipment, and an autonomous mode, where the robot will navigate independently to the locations where measurements need to be taken. In order to complete these tasks, the robot must be able to communicate with a sound level meter to initiate measurements and record results. Additionally, the robot must be capable of operating in a construction environment, which includes not having internet access, traversing rough surfaces, and encountering numerous potential obstacles. The robot must also be user-friendly for operators and cost-effective to reduce the expenses associated with acoustic measurements. The proposed solution involves utilizing a wheeled mobile robotic platform programmed using the ROS2 operating system environment, equipped with various sensors such as an inertial measurement unit (IMU) and a laser imaging detection and ranging (LiDAR) instrument for autonomous navigation, as well as a WiFi router for communication with the operator. Employing ROS2 also enables the use of different software libraries to facilitate the programming of a vehicle capable of autonomous navigation.