Detection and location of surfaces in a 3D environment through a single transducer and ultrasonic spherical caps

Detección y localización de superficies en un ambiente 3D a través de un solo sensor y casquetes esféricos ultrasónicos

En este artículo, un método de mapa de arcos ultrasónicos para mapeo plano es extendido al espacio tridimensional, remplazando los arcos de circunferencia por casquetes esféricos. Un ambiente cerrado es explorado empleando solo un dispositivo ultrasónico. La distancia, posición y orientación del transductor son utilizadas para digitalizar casquetes de incertidumbre y colocarlos en un mapa tridimensional. A través del método de votación espacial, los voxeles generados son elegidos con el propósito de distinguir aquellos que marcan la posición real de un obstáculo y descartar aquellos producidos por diafonía, ruido, lecturas falsas y la resolución angular. Los resultados muestran que es posible obtener suficiente información para construir un mapa tridimensional para navegación mediante el empleo de sensores de bajo costo y un procesamiento de datos de baja potencia.

Introducción

Los ultrasonidos son un método acústico utilizado para medir distancias y localizar objetos. Se emplea ampliamente en medicina, oceanografía y ensayos no destructivos para producir imágenes. En robótica, el sonar se utiliza para detectar obstáculos y elaborar mapas. Los robots móviles están equipados con matrices de sonar para explorar entornos desconocidos en los que son capaces de realizar movimientos autónomos. En la última década, los ultrasonidos han sido desplazados por métodos ópticos como los sistemas LASER, los escáneres de infrarrojos o las cámaras digitales (Jaramillo, Prieto y Boulanger, 2007).