3D underwater SLAM using sonar and laser sensors

Abstract

This thesis presents a SLAM algorithm using a multibeam echosounder, a new 1/2 underwater laser scanner for online 3D perception and two applications of this new laser scanner: inspection and intervention. The SLAM algorithm using a multibeam echosounder presents a new 3D probabilistic registration method. The results of this registration method are used as updates of an extended Kalman filter where the positions of the different submaps is estimated. This thesis also presents the model and calibration of the new underwater laser scanner. This new sensor outperforms in resolution, precision and 3D scanning frquency the acoustic multibeam and the state of the art laser scanners. Finally, this sensor in used in the inspection, using SLAM, of a submerged structure, and in two manipulation experiments. One using path planning in an unknown environment and the other one grasping an object at the bottom of the water tank

Aquesta tesi presenta el desenvolupament d’un algorisme de SLAM utilitzant una sonda acústica multifeix, el desenvolupament d’un sensor d’escaneig làser per percepció 3D online i la aplicació d’aquest sensor en dos tasques submarines: inspecció i intervenció. L’algorisme de SLAM amb sonda acústica introdueix un nou mètode de registre probabilístic 3D. Els resultats d’aquest es fan servir com a actualitzacions d’un filtre estès de Kalman on s’estima la posició dels diferents submapes. La tesi presenta tant el modelat com el calibratge del nou escàner làser submarí. Aquest sensor incrementa, respecte el sensor acústic i els escàners làsers de l’estat de l’art, la resolució, precisió i freqüència d’escaneig 3D. Finalment aquest sensor s’utilitza en la inspecció, fent servir SLAM, d’una estructura submarina, i en la manipulació en un experiment de planificació de trajectòria en un entorn desconegut i en un d’agafar un objecte del fons del tanc d’aigua