Titulo Estágio
Mapeamento Detalhado de Ambientes Florestais
Áreas de especialidade
Sistemas Inteligentes
Engenharia de Software
Local do Estágio
ISR e Ingeniarius, Lda.
Enquadramento
A aquisição, registo e mapeamento 3D de dados de diversas fontes sensoriais em torno de um veículo num referencial comum é essencial para a compreensão do meio envolvente por parte das máquinas florestais autónomas do futuro. No âmbito do projecto SEMFIRE [1], pretende-se dotar um robô terrestre de grande porte com a capacidade de registar e mapear o ambiente 3D em seu redor através da incorporação e agregação de diversos dados multimodais, permitindo dar suporte a tarefas de operação na floresta, identificação de material combustível e limpeza florestal.
O principal objectivo deste trabalho passa assim pela implementação de métodos de agregração de informação sensorial que permitam o registo do meio envolvente em nuvens de pontos 3D (Point Clouds) através da correcta acoplação de dados 2D (câmaras RGB, multispectral e termal) e 3D (câmaras de profundidade e scanners laser). Pretende-se que o aluno estude técnicas de registo de dados e mapeamento local e as teste, compare, implemente e integre na arquitectura de percepção da máquina autónoma instrumentada, baseada em ROS [2].
Palavras-chave: Mapeamento 3D; Registo; Point Clouds; Robótica Florestal; Percepção Artificial.
Referências:
[1] M. S. Couceiro, D. Portugal, J. F. Ferreira, R. P. Rocha: “SEMFIRE: Towards a new generation of forestry maintenance multi-robot systems”, In 2019 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII), pp. 270-276. Disponível em: https://home.isr.uc.pt/~david.portugal/Pubs/2019_CPFR_IEEE_SI2019.pdf e http://semfire.ingeniarius.pt
[2] ROS.org: Powering the World’s Robots [Online]. Disponível em: www.ros.org
[3] K. Wurm, A. Hornung, M. Bennewitz, C. Stachniss & W. Burgard, W.: “OctoMap: A probabilistic, flexible, and compact 3D map representation for robotic systems”. In 2010 IEEE ICRA 2010. Disponível em: http://ais.informatik.uni-freiburg.de/publications/papers/wurm10octomap.pdf
[4] M. Labbé & F. Michaud: “RTAB-Map as an open-source lidar and visual simultaneous localization and mapping library for large-scale and long-term online operation”. Journal of Field Robotics, 36(2), 416-446, 2019. Disponível em: https://doi.org/10.1002/rob.21831
Objetivo
Para cumprir o objectivo primordial do trabalho, o aluno:
• Fará uma revisão aprofundada da literatura em registo e mapeamento 3D aplicada a ambientes florestais e das técnicas existentes de registo em geral.
• Desenhará uma pipeline de processamento 3D com base no trabalho anterior de levantamento e nos sensores existentes na máquina florestal autónoma do projecto SEMFIRE.
• Efectuará um estudo de desempenho de um conjunto seleccionado de técnicas do estado da arte para mapeamento 3D (por ex. baseado em Octomaps [3]).
• Irá implementar o método, validando e comparando-o com outras técnicas de mapeamento 3D (por ex., rtabmap [4]) sobre datasets reais recolhidos com o sistema sensorial do robô para limpeza florestal, gerando uma mapa local da floresta.
Plano de Trabalhos - Semestre 1
• Revisão aprofundada da literatura em registo e mapeamento 3D aplicada a ambientes florestais e das técnicas existentes de registo em geral.
• Familiarização com a framework ROS: Robot Operating System
• Design de um pipeline de processamento 3D com base no trabalho anterior de levantamento e nos sensores existentes na máquina florestal autónoma do projecto SEMFIRE.
• Escrita do Relatório Intermédio.
Plano de Trabalhos - Semestre 2
• Estudo de desempenho de um conjunto seleccionado de técnicas do estado da arte para mapeamento 3D (por ex. baseado em Octomaps [3]).
• Implementação do método, validando e comparando-o com outras técnicas de mapeamento 3D sobre datasets reais recolhidos com o sistema sensorial do robô para limpeza florestal, gerando uma mapa local da floresta.
• Escrita da Dissertação.
Condições
Esta metodologia resultará numa técnica com comprovado desempenho em termos de resultados de registo 3D de terreno, que será devidamente demonstrada pelo aluno e documentada na sua Dissertação de Mestrado.
Observações
Este trabalho de dissertação irá decorrer tanto no Instituto de Sistemas e Robótica da Universidade de Coimbra (ISR-UC) como na empresa Ingeniarius, Lda., líder do consórcio SEMFIRE.
Orientador (ISR): Doutor David Portugal, david.portugal@deec.uc.pt
Co-orientador (ISR): Doutor João Filipe Ferreira, jfilipe@isr.uc.pt
Orientador
David Portugal
david.portugal@deec.uc.pt 📩