Ground Vehicle Navigation through Traversability Analysis of Outdoor Environments

Il presente lavoro di tesi riporta l'attività di ricerca condotta sul problema della navigazione di veicoli terrestri autonomi in ambienti outdoor non strutturati. Tali ambienti sono molto frequenti in un'ampia gamma di scenari applicativi, come la ricerca e il soccorso in caso di calamità, il monitoraggio di ambienti e impianti industriali, l'agricoltura di precisione, l'esplorazione planetaria ecc. Per tale motivo essi sono stati ampio oggetto di studio per decenni nella ricerca robotica. Nonostante ciò, il problema della navigazione di robot mobili terresti in questi scenari non si può ancora considerare pienamente risolto. Si è, infatti, ancora lontani dalla definizione di un approccio generale alla pianificazione del moto di robot terrestri, che tenga conto sia delle caratteristiche del robot stesso che dell'ambiente. In letteratura, questo problema è stato affrontato tramite la cosiddetta analisi di traversabilità (traversability analysis). Questa può essere vista come una stima della difficoltà incontrata da uno specifico veicolo di terra, caratterizzato quindi dalle sue proprie caratteristiche di locomozione, di attraversare una certa area, a sua volta caratterizzata dalla sua morfologia e dal suo aspetto esteriore. I lavori riportati in questa tesi sono relativi al problema di analisi di traversabilità basata sulla geometria (morfologia). Essa consiste nel derivare mappe di costi di traversabilità dai modelli tridimensionali dell'ambiente. Queste mappe dei costi sono estremamente utili in ambienti non strutturati, in quanto includendoli nel path planning del veicolo, consentono di evitare percorsi pericolosi per lo stesso robot. Sempre nel contesto delle ricostruzioni 3D, si è inoltre sviluppata una soluzione per la teleguida di rover. L'obiettivo di tale soluzione consiste nel migliorare l'interfaccia presentata all'operatore, integrandola con informazioni utili alla guida, come ad esempio i costi di traversabilità, mostrati come elementi grafici all interno di un contesto di realtà virtuale. Infine, è stato anche affrontato lo studio del coverage path planning per veicoli aerei. Quest ultimo è un particolare tipo di path planning utile nella ricostruzione fotogrammetrica. In particolare, si è sviluppata una strategia per gestire uno stormo di veicoli aerei, al fine di parallelizzare la missione di ispezione aerea. Tale ispezione rappresenta il primo passo necessario alla ricostruzione dell'ambiente. Infine, l'analisi di traversabilità può essere eseguita sul modello così ottenuto dalla ricostruzione fotogrammetrica. Prove sperimentali e sul campo sono state condotte su un robot mobile terrestre vero e proprio, per testare le soluzioni e gli approcci proposti. I risultati ottenuti sono riportati e ampiamente discussi nella presente tesi.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2018

Author dc:creator

• GUASTELLA, DARIO CALOGERO

Contributors dc:contributor

• MUSCATO, Giovanni
• ARENA, Paolo Pietro

• unstructured environments, photogrammetric reconstruction, unmanned aerial vehicles, unmanned ground vehicles, traversability, teleoperation

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:PUBBLICO - Pubblico con Copyright
• license uri:iris.PUB02

Language dc:language

eng

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/582709

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/582709