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Visione artificiale stereometrica e navigazione autonoma di un veicolo per l'esplorazione spaziale

Informazioni tesi

  Autore: Giovanni Giardini
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2002-03
  Università: Politecnico di Milano
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Aerospaziale
  Relatore: Franco Bernelli
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 178

Il lavoro riguarda la realizzazione di un sistema di visione artificiale e di navigazione per un veicolo finalizzato all'esplorazione autonoma planetaria. Il sistema di visione artificiale permette al veicolo di risalire al moto che sta compiendo grazie solamente all'uso di due telecamere.
Il metodo realizzato si basa sull'individuazione e sul tracciamento nelle immagini acquisite di diversi punti particolari grazie ai quali si può calcolare il flusso ottico discreto tra due immagini consecutive a due istanti di tempo diversi. Sfruttando anche la stereometria ottica, queste informazioni permettono di risalire al moto tridimensionale del veicolo. Sperimentalmente il sistema si è dimostrato molto preciso e permette di ottenere qualsiasi spostamento compiuto dal veicolo.
Il sistema di navigazione è basato su un metodo a campi di potenziale, dove ogni oggetto (ostacolo) individuato dal sistema di visione diventa sede di un campo repulsivo. Automaticamente, in base all'analisi dell'ambiente circostante, il sistema introduce ulteriori modelli di campo al fine di migliorare la navigazione stessa. Il veicolo imposta quindi il suo moto seguendo la direzione del gradiente del campo complessivo.
Diverse prove sperimentali mostrano come questo sistema sia particolarmente efficace.
Per gli spostamenti del veicolo, è stato inoltre progettato un circuito elettrico che gestisce i dieci motori passo passo installati, permettendo al veicolo di muoversi in diversi modi e contemplando anche la possibilità di ruotare in maniera differenziata le ruote.

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Capitolo 1 Introduzione 1.1 L’esplorazione spaziale La conquista dello spazio da parte dell’uomo e´ ufficialmente cominciata nel 1957 con il lancio della prima sonda spaziale russa, lo Sputnik. Questo even- to segno´ di fatto l’inizio di una nuova era di scoperte e di conquiste che si e´ evoluta in un susseguirsi di missioni, alternate tra americani e russi, che han- no permesso di ottenere come primo traguardo immagini della parte oscura della Luna (1959, sonda russa Luna) e che sono in seguito culminate nel 1961 con la figura di Yuri Gagarin, primo uomo a navigare nello spazio per ben un’ora e 48 minuti a bordo della navicella Vostok 1 a 326 Km di quota. I traguardi raggiunti sono stati solo l’inizio, ed il presupposto, di nuove e piu´ tecnologicamente avanzate missioni, che hanno portato l’uomo a calcare il suolo lunare (16 luglio 1969, missione Apollo 11) e che hanno permesso di inviare sonde ai confini del nostro sistema solare. E´ tra il 1972 ed il 1973 che inizio´ il viaggio del Pioneer 10 e del Pioneer 11, prime sonde a superare la fascia di asteroidi con destinazione Giove e Saturno (del quale hanno permesso la scoperta di nuovi anelli), ed e´ datata 1976/77 l’inizio dell’avventura delle due sonde Voyager, che hanno permesso di scoprire nuovi satelliti appartenenti ai pianeti esterni. I progetti spaziali si sono in seguito focalizzati sull’esplorazione planetaria, con l’invio di sonde non piu´ finalizzate all’esplorazione globale del sistema solare, ma progettate per l’analisi dei singoli pianeti. Fra questi il piu´ studiato e bersagliato e´ stato il pianeta rosso, Marte, sul quale nel 1997 e´ atterrato il primo veicolo autonomo adibito all’esplorazione planetaria: il Sojourner.

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Parole chiave

esplorazione spaziale
stereometria
tracking features
visione artificiale
navigazione autonoma
telecamere stereografiche
visione stereografica
robotica aerospaziale
esplorazione planetaria

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