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CPGEI (Mestrado): Eduardo Tondin Ferreira Dias-06/07/15

Defesa Pública de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 06/07/2015
das 14h00 até 17h00
Onde Sede Central: Sala B-205
Nome do Contato Prof. Hugo Vieira Neto
Participantes Prof. Hugo Vieira Neto, Dr. Orientador UTFPR
Banca examinadora:
Prof. Fábio Kurt Schneider, Dr. Presidente UTFPR
Prof. Eduardo Todt, Dr. UFPR
Prof. Marcelo Victor Wüst Zibetti, Dr. UTFPR
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Mapeamento de ambientes utilizando sonares e problemas inversos

Resumo: Em robótica móvel, um robô autônomo deve se deslocar por um ambiente sem colidir com os obstáculos ao seu redor. Com essa finalidade, várias pesquisas tem sido efetuadas ao longo dos anos, utilizando-se principalmente de sensores sonares para a aquisição de dados de distância aos obstáculos presentes no ambiente. A abordagem tradicional utilizada nesse conceito é baseada no tempo de voo do sinal ultrassônico, em que a distância entre robô e obstáculo é calculada através do período de tempo entre o envio e retorno do sinal. Essa técnica visa somente identificar a presença ou não de um obstáculo, resultando em representações de baixa resolução do ambiente, por não considerar características inerentes às reflexões ultrassônicas. Neste trabalho é apresentada uma nova abordagem, inspirada nas recentes pesquisas de imageamento através de ultrassom na área médica, com foco em problemas inversos. O objetivo é efetuar mapeamento de ambientes com uma melhor resolução e sem a necessidade da aquisição de múltiplas ondas ultrassônicas. As reconstruções das imagens foram realizadas a partir da aquisição das reflexões ultrassônicas utilizando sonares em um ambiente de testes controlado com apenas um obstáculo presente. Os experimentos efetuados visaram a comparação entre os principais métodos de reconstrução de imagens existentes, com foco em mapeamento de ambientes. Os resultados dos métodos de reconstrução por problemas inversos se mostraram muito bons, principalmente se comparados ao método tradicional de reconstrução de imagens, delay and sum beamforming, na área médica
Palavras-chave: Mapeamento de Ambiente. Sonares. Reconstrução de Imagens. Problemas Inversos.

Environment mapping using sonar sensors and inverse problems

Abstract: An autonomous mobile robot must be able to move through an environment without colliding with obstacles. This subject has been investigated by researchers over the years, mainly using sonar sensors for distance data acquisition. The traditional approach used in this concept is based on the time of flight technique, in which the distances between the robot and obstacles are computed using the period of time between sending and receiving the ultrasonic wave. This technique aims only at the detection of obstacles, reconstructing the environment with low resolutions since it does not consider inherent characteristics of ultrasonic reflections. The present work introduces a new approach, based on recent research on medical image reconstruction. The goal is to achieve environmental mapping with better resolution, but without the need to acquire multiple ultrasonic waves. The image reconstructions were made through the acquisition of ultrasonic reflections using sonars in a controlled test environment containing only one obstacle. Experiments were conducted to compare some of the existing image reconstruction methods, focusing on environment mapping. The results obtained using the concept of inverse problems are very good, especially when compared to the traditional method of image reconstruction, delay and sum beamforming.
Keywords: Mapping. Sonar Sensors. Image Reconstruction. Inverse Problems.

Lista de publicações:

Eduardo Tondin Ferreira Dias e Hugo Vieira Neto, A Novel Approach to Environment Mapping using Sonar Sensors and Inverse Problems. Aceito para publicação em TAROS 2015: Towards Autonomous Robotic Systems, Liverpool, UK, 2015.

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