SLAM VISUAL 3D usando Optimización de Grafo de Poses 3D Visual SLAM using Pose Graph Optimization

Abstract

En los próximos años, los robots móviles serán más y más comunes en nuestra vida cotidiana, llegando a áreas como educación, salud o asistir a humanos en tareas del día a día. Para efectuar estas tareas de forma autónoma los robots deben ser capaces de reconocer su entorno de trabajo (es decir, construir un mapa) y ser capaces de localizarse dentro de ellos. Estos dos problemas deben resolverse simultáneamente, un paradigma clave en robótica llamado SLAM (Simultaneous localization and mapping), el cual es un importante área de investigación hoy en día. Este trabajo de fin de grado desarrolla un sistema SLAM usando optimización de grafo de poses, que logra una solución de la secuencia de poses (posición y orientación) del robot en el plano (2D). Este tipo de sistemas se denominan Full SLAM, ya que se estiman la trayectoria completa del robot. Observaciones del entorno son dadas por un par de cámaras estéreo calibradas montadas en el robot desde donde se obtienen las coordenadas 3D de los landmarks. Por esto, el proceso se denomina SLAM Visual. Un objetivo adicional de este proyecto es implementar el sistema de SLAM Visual de manera que pueda ser usada de forma ilustrativa y educacional en clases relacionadas con la Visión por Computador y la Robótica, con la intención de mostrar cómo estos campos que están de moda pueden trabajar juntos. Para ello, técnicas de visión por computador son aplicadas a las imágenes estéreo obtenidas por el robot móvil para extraer keypoints de las imágenes, establecer correspondencias fiables entre ellos y triangular los pares correspondientes para obtener landmarks 3D en el espacio. Además de la implementación del sistema de SLAM Visual con las características previamente mencionadas, este proyecto también proporciona un modelo virtual del entorno, haciendo uso de la librería Unity 3D, donde robots móviles equipados con cámaras RGB pueden ser simulados para generar datasets para ser usados por el sistema.