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