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Localización simultánea y mapeo para control de un robot móvil autónomo usando escaneo de nube de puntos LiDAR y métodos de aprendizaje de máquina
Indexado
Scopus SCOPUS_ID:85173969982
SciELO S0718-33052023000100213
DOI 10.4067/S0718-33052023000100213
Año 2023
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



This paper proposes several techniques for simultaneous localization and mapping of the environment, which allow mobile robots to self-reference themselves in a navigation environment with reduced accessibility by external means, such as the Global Position System (GPS). The methodology consists of implementing four unsupervised machine learning algorithms, using data sets generated based on a cloud of range points delivered by LiDAR sensor measurements. The proposed approach identifies characteristics from a navigability map, whereas an additional method based on Extended Kalman Filter (EKF) allows to find the robot positioning in conjunction. The proposed approach identifies navigability map features and an additional method based on EKF. EKF allows finding the robot positioning that is conjugated with each of the proposed algorithms. The first proposed method consists of estimating the features of the environment using heuristic methods and shaping the map using geometric principles. The second method is based on K-Means to incorporate the uncertainty in the sensor measurement, while the third solution uses the Gaussian Mixture Model (GMM). The fourth method focuses on Density-Based Spatial Clustering (DBSCAN). An odometry error is induced in the robot to include uncertainty within the test environment, which propagates into the positioning readings. The results show that DBSCAN presents a better execution time for the proposed localization system than the other comparative methods. Additionally, the robot’s localization is more accurate with this method, showing a 5% reduction of the error compared to the result obtained from the other proposed algorithms. Finally, with the results achieved, it is expected that the consumption of robot resources can be reduced with the reduction of localization error and automatic mapping.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Engineering, Multidisciplinary
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Engineering (All)
SciELO
Engineering

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
Urvina, Ricardo Paul - Universidad Católica del Norte - Chile
Aguilar, Eduardo Hombre Universidad Católica del Norte - Chile
Romo, Álvaro Javier Prado Hombre Universidad Católica del Norte - Chile
Prado Romo, Alvaro - Universidad Católica del Norte - Chile
1 Urvina, Ricardo Paul - Universidad Católica del Norte - Chile
2 Aguilar, Eduardo Hombre Universidad Católica del Norte - Chile
3 Romo, Álvaro Javier Prado Hombre Universidad Católica del Norte - Chile

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Financiamiento



Fuente
FONDECYT
Fondef
FONDECYT Iniciación
Universidad Católica del Norte
Departamento de Ingeniería de Sistemas y Computación de la Universidad Católica del Norte
Anillo de Investigación en Ciencia, y Tecnología

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Agradecimientos



Agradecimiento
Esta investigación fue soportada y financiada por el Departamento de Ingeniería de Sistemas y Computación de la Universidad Católica del Norte bajo el proyecto 202203010029-VRIDT-UCN. Los autores agradecen el soporte de ANID bajo los proyectos Fondecyt Iniciacion 2023 con Nº 11230962, Anillo de Investigación en Ciencia, y Tecnología ACT210052, y Fondef IDEA I+D 2021 Cod. ID21 | 10181.

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