Sviluppo di un sistema di motion planning tramite sensori ottici per navigazione in ambienti confinati

I progressi nei sistemi di acquisizione ed elaborazione dati hanno permesso lo sviluppo di sistemi di navigazione ottica sempre più affidabili e di semplice implementazione. Si esaminerà in questa tesi un’applicazione di un sistema di localizzazione e navigazione autonomo funzionante tramite metodi ottici. A tal proposito si è realizzata una piattaforma mobile autonoma per navigazione planare indoor, da qui in poi denominata rover. Sfruttando le informazioni rese disponibili da una telecamera di profondità è possibile procedere alla realizzazione di una mappa tridimensionale dell’ambiente in esame. Effettuata manualmente la scansione, il sistema ne estrae una sezione bidimensionale, sulla quale è possibile indicare il punto da raggiungere. In autonomia viene determinata quindi la traiettoria ottimale da seguire, minimizzando la distanza da percorrere e tenendo conto della presenza di ostacoli. Infine, un controllore di velocità di bordo viene impiegato per attuare la navigazione del rover verso la destinazione. Dal momento che gli ostacoli non vengono rilevati in tempo reale, l’architettura del software è detta di pianificazione del moto (motion planning): al momento, una volta ricavata la traiettoria questa non è più modificabile. Si descrivono nel capitolo conclusivo alcuni spunti per sviluppi futuri del sistema di navigazione, tra cui l’implementazione di un sottosistema di evitamento ostacoli (obstacle avoidance). Il software è stato interamente sviluppato in linguaggio Python 3.12 ed eseguito su hardware off-the-shelf. La sperimentazione è stata svolta presso la struttura del CIRI Aerospaziale di Forlì per un periodo di circa quattro mesi. Il sistema completo si è dimostrato essere sufficientemente prestante per svolgere piccole missioni in relativa autonomia, sia in ambienti limitati che all’aperto su terreni regolari; è richiesta tuttavia un’ulteriore rifinitura prima di poter ottenere un prodotto totalmente autonomo.