The end goal of this dissertation is to develop an autonomous exploration
robot that is capable of choosing the Next Best View which reveals the most
amount of information about a given volume.
The exploration solution is based on a robotic manipulator, a RGB-D sensor
and ROS. The manipulator provides movement while the sensor evaluates the
scene in its Field of View. Using an OcTree implementation to reconstruct
the environment, the portions of the de ned exploration volume where no
information has been gathered yet are segmented. This segmentation (or
clustering) will help on the pose sampling operation in the sense that all
generated poses are plausible. Ray casting is performed, either based on the
sensor's resolution or the characteristics of the unknown scene, to assess the
pose quality. The pose that is estimated to provide the evaluation of the
highest amount of unknown space is the one chosen to be visited next, i.e.,
the Next Best View. The exploration reaches its end when all the unknown
voxels have been evaluated or, those who were not, are not possible to be
measured by any reachable pose.
Two case studies are presented to test the performance and adaptability of
this work. The developed system is able to explore a given scene which,
initially, it has no information about. The solution provided is, not only,
adaptable to changes in the environment during the exploration, but also,
portable to other manipualtors rather than the one used in the development.O objetivo nal desta dissertação é desenvolver um robot de exploração
autônomo capaz de escolher a Próxima Melhor Vista que revela a maior
quantidade de informações sobre um determinado volume.
A solução de exploração é baseada num manipulador robótico, num sensor
RGB-D e em ROS. O manipulador proporciona movimento enquanto o
sensor avalia a cena no seu campo de visão. Usando uma implementação Oc-
Tree para reconstruir o ambiente, as partes do volume de exploração de nido
onde nenhuma informação ainda foi recolhida são segmentadas. Esta segmenta
ção (ou agrupamento) ajudará na operação de amostragem de poses
no sentido em que todas as poses geradas são plausíveis. Ray casting é
realizado, seja com base na resolução do sensor ou nas características da
cena desconhecida, para avaliar a qualidade da pose. A pose que é estimado
fornecer a avaliação da maior quantidade de espaço desconhecido é
a escolhida para ser visitada em seguida, ou seja, a Próxima Melhor Vista.
A exploração chega ao m quando todos os voxels desconhecidos tiverem
sido avaliados ou, aqueles que não o foram, não sejam possíveis de serem
medidos por qualquer pose alcançável.
Dois casos de estudo são apresentados para testar o desempenho e adaptabilidade
deste trabalho. O sistema desenvolvido é capaz de explorar uma
determinada cena sobre a qual, inicialmente, não tem informação. A solução
apresentada é, não só, adaptável às mudanças no ambiente durante a explora
ção, mas também, portável para outros manipuladores que não o utilizado
no desenvolvimento.Mestrado em Engenharia Mecânic
