ATLAS: a framework for large scale automated mapping and localization

Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 2004.Includes bibliographical references (p. 203-207).This thesis describes a scalable robotic navigation system that builds a map of the robot's environment on the fly. This problem is also known as Simultaneous Localization and Mapping (SLAM). The SLAM problem has as inputs the control of the robot's motion and sensor measurements to features in the environment. The desired output is the path traversed by the robot (localization) and a representation of the sensed environment (mapping). The principal contribution of this thesis is the introduction of a framework, termed Atlas, that alleviates the computational restrictions of previous approaches to SLAM when mapping extended environments. The Atlas framework partitions the SLAM problem into a graph of submaps, each with its own coordinate system. Furthermore, the framework facilitates the modularity of sensors, map representations, and local navigation algorithms by encapsulating the implementation specific algorithms into an abstracted module. The challenge of loop closing is handled with a module that matches submaps and a verification procedure that trades latency in loop closing with a lower chance of incorrect loop detections inherent with symmetric environments. The framework is demonstrated with several datasets that map large indoor and urban outdoor environments using a variety of sensors: a laser scanner, sonar rangers, and omni-directional video.by Michael Carsten Bosse.Ph.D

Towards Palm-Size Autonomous Helicopters

muFly EU project started in 2006 with the idea to build an autonomous micro helicopter, comparable in size and weight to a small bird. Several scientific and technological objectives were identified. This spanned from system-level integration, high efficiency micro-actuation, highly integrated micro vision sensors and IMUs and also low processing power navigation algorithms. This paper shows how most of these objectives were reached, describing the approach and the role of each partner during the whole project. The paper describes also the technological developments achieved like the 80g, 17 cm micro robotic-helicopter, the 8g omnidirectional and steady-state laser scanner, the uIMU, the highly efficient micro motors, the high power-density fuel-cell and the successful graph-based navigation algorithm

Modeling the environment with egocentric vision systems

Cada vez más sistemas autónomos, ya sean robots o sistemas de asistencia, están presentes en nuestro día a día. Este tipo de sistemas interactúan y se relacionan con su entorno y para ello necesitan un modelo de dicho entorno. En función de las tareas que deben realizar, la información o el detalle necesario del modelo varía. Desde detallados modelos 3D para sistemas de navegación autónomos, a modelos semánticos que incluyen información importante para el usuario como el tipo de área o qué objetos están presentes. La creación de estos modelos se realiza a través de las lecturas de los distintos sensores disponibles en el sistema. Actualmente, gracias a su pequeño tamaño, bajo precio y la gran información que son capaces de capturar, las cámaras son sensores incluidos en todos los sistemas autónomos. El objetivo de esta tesis es el desarrollar y estudiar nuevos métodos para la creación de modelos del entorno a distintos niveles semánticos y con distintos niveles de precisión. Dos puntos importantes caracterizan el trabajo desarrollado en esta tesis: - El uso de cámaras con punto de vista egocéntrico o en primera persona ya sea en un robot o en un sistema portado por el usuario (wearable). En este tipo de sistemas, las cámaras son solidarias al sistema móvil sobre el que van montadas. En los últimos años han aparecido muchos sistemas de visión wearables, utilizados para multitud de aplicaciones, desde ocio hasta asistencia de personas. - El uso de sistemas de visión omnidireccional, que se distinguen por su gran campo de visión, incluyendo mucha más información en cada imagen que las cámara convencionales. Sin embargo plantean nuevas dificultades debido a distorsiones y modelos de proyección más complejos. Esta tesis estudia distintos tipos de modelos del entorno: - Modelos métricos: el objetivo de estos modelos es crear representaciones detalladas del entorno en las que localizar con precisión el sistema autónomo. Ésta tesis se centra en la adaptación de estos modelos al uso de visión omnidireccional, lo que permite capturar más información en cada imagen y mejorar los resultados en la localización. - Modelos topológicos: estos modelos estructuran el entorno en nodos conectados por arcos. Esta representación tiene menos precisión que la métrica, sin embargo, presenta un nivel de abstracción mayor y puede modelar el entorno con más riqueza. %, por ejemplo incluyendo el tipo de área de cada nodo, la localización de objetos importantes o el tipo de conexión entre los distintos nodos. Esta tesis se centra en la creación de modelos topológicos con información adicional sobre el tipo de área de cada nodo y conexión (pasillo, habitación, puertas, escaleras...). - Modelos semánticos: este trabajo también contribuye en la creación de nuevos modelos semánticos, más enfocados a la creación de modelos para aplicaciones en las que el sistema interactúa o asiste a una persona. Este tipo de modelos representan el entorno a través de conceptos cercanos a los usados por las personas. En particular, esta tesis desarrolla técnicas para obtener y propagar información semántica del entorno en secuencias de imágen

Localización y mapeado simultáneos en robótica mediante visión omnidireccional

Algoritmos de localización y SLAM para cámaras omnidireccionales que utilizan como balizas las luces del entorno, capaces de operar en tiempo real y bajo oclusiones frecuentes y severas