Un metodo per la predizione della struttura di edifici parzialmente esplorati per robot mobili autonomi

One of the main goals in the mobile robotics field consists in developing robots that are able to efficiently move and operate in the environments where they are located. In order to reach this goal, a fundamental requirement consists in providing a mobile robot of some degree of autonomy, that is the ability of making decisions and performing actions without a continuous human intervention. One of the necessary tools for an autonomous robot is a correct reliable representation of the space in which it is located and it operates. This representation consists in a map. The main purpose of the thesis is to develop a system that provide a methodology that allows a robot to estimate, starting from an incomplete map of an indoor environment, the best structure of the unknown parts of the environment part, based entirely on the extracted data coming from the part of the environment that is already known. The environment map is refined making a building layout, which shows the division and arrangement of the rooms in it. The layout is then used to make predictions of the partial rooms of layout itself. The experimental activities have demonstrated that the proposed system reaches an high level of accuracy in predicting the shape and the area of the partially known rooms of the layout environment.

Uno degli obiettivi nell'ambito della robotica mobile consiste nella creazione e nello sviluppo di robot che siano in grado di muoversi ed operare in maniera efficiente nell'ambiente circostante. Un requisito fondamentale per raggiungere tale scopo consiste nel dotare un robot di autonomia, ossia fornire al robot capacità che gli permettano di compiere scelte, eseguire azioni e relazionarsi con l’ambiente esterno senza bisogno di un continuo intervento umano. Uno degli strumenti necessari per un robot autonomo è una rappresentazione dello spazio fisico nel quale esso si trova ed opera. Tale rappresentazione dell'ambiente consiste in una mappa. Lo scopo di questo lavoro di tesi è sviluppare un sistema che fornisca ad un robot la capacità di stimare una probabile struttura di un ambiente, indoor, non ancora conosciuto, data una mappa non completa dell'ambiente stesso, basandosi interamente sui dati relativi alla porzione dell'ambiente già visitato in precedenza. La mappa non completa dell'ambiente viene elaborata ricostruendo, a partire da essa, il layout delle stanze, il quale mostra la suddivisione geometrica e la disposizione delle stanze che compongono l'edificio. Il grado di astrazione fornito dal layout viene quindi utilizzato per fornire una predizione sulle stanze parzialmente esplorate, e quindi non totalmente viste, presenti nel layout stesso. Le attività sperimentali hanno dimostrato che il sistema raggiunge un alto livello di accuratezza nel predire la forma e l'area delle porzioni di stanze che completano quelle parziali del layout.