Laser Scanner para Mapas 3D de Robôs Autônomos
Robôs de limpeza, entrega, inspeção e logística precisam de um mapa do ambiente para navegar. O laser scanner portátil com SLAM gera esse mapa a partir de uma nuvem de pontos 3D, coletada por uma pessoa caminhando, em vez de conduzir o próprio robô pelo local.
Mapear com o próprio robô é lento e incompleto
Para operar sozinho, o robô precisa se localizar num mapa do ambiente. O caminho mais comum é conduzi-lo manualmente pelo local enquanto o sensor de bordo, em geral um LiDAR 2D de linha única, monta esse mapa. A FJD aponta quatro limitações desse método.
Pouco detalhe
Um LiDAR de linha única mede um corte do ambiente. Detalhes finos ficam de fora do mapa.
Um plano só
O sensor vê apenas a altura em que está montado. Mesas, prateleiras, bancadas e obstáculos em outras alturas podem não aparecer.
Demorado
O robô anda devagar. Em áreas grandes, como galpões, shoppings e hospitais, o mapeamento toma tempo da equipe de implantação.
Exige especialista
Conduzir o robô e ajustar o mapa costuma depender de técnico especializado, o que encarece cada nova implantação.
O mesmo princípio do robô, com muito mais informação
O robô e o scanner usam a mesma ideia: SLAM, localização e mapeamento simultâneos. O algoritmo calcula a posição do sensor a cada instante e encaixa cada varredura nas anteriores até formar o mapa. A diferença está no sensor.
O scanner portátil usa um LiDAR 3D, que mede o ambiente em várias alturas ao mesmo tempo. No comparativo da FJD, o LiDAR 2D típico de robô mede menos de 10 mil pontos por segundo num plano fixo, enquanto o scanner 3D passa de 330 mil pontos por segundo com campo de visão em todas as direções.
Com a nuvem 3D na mão, o integrador escolhe no escritório a faixa de altura que importa para aquele robô e gera o mapa 2D a partir dela. Um robô baixo e um robô alto usam a mesma coleta, com recortes diferentes.
Do escaneamento à rota do robô em quatro etapas
Fluxo descrito pela FJD para os scanners Trion, com o FJD Trion Model no processamento.
1 · Escanear
Analisar o local e percorrê-lo com o scanner de mão, acompanhando a nuvem no celular pelo app FJD Trion Scan. Colocar o scanner na estação de carga do robô registra a posição e a direção da base no mapa.
2 · Processar
No Trion Model, recortar e otimizar a nuvem e extrair os pontos da faixa de altura do robô. No caso da FJD, a faixa foi de 0,1 m a 0,5 m. O resultado é exportado como arquivo de mapa no formato PGM.
3 · Montar o mapa no robô
Carregar o mapa no terminal do robô e criar paredes virtuais, que delimitam onde ele pode ou não entrar.
4 · Definir rotas e tarefas
Desenhar as rotas sobre o mapa 2D e programar as tarefas. Durante a operação, o robô segue as rotas e desvia de obstáculos com os próprios sensores.
Produtos do levantamento
Nuvem de pontos 3D
O ambiente completo, que fica arquivado e serve para gerar novos mapas sem voltar ao local.
Mapa 2D em PGM
Mapa de navegação extraído da faixa de altura do robô, pronto para carregar no sistema dele.
Base para rotas e zonas
O Trion Model cita a implantação de robôs entre suas aplicações: mapas, rotas, paredes virtuais e zonas proibidas.
Plantas e medidas
A mesma nuvem gera planta baixa, cortes e medições do local, úteis para o projeto da operação.
Scanners FJD Trion para mapear ambientes de robôs
O caso da FJD usou o Trion S1; o fluxo também cita o P1. O P2 tem o mesmo LiDAR do P1. Os dados são das fichas técnicas do fabricante.
FJD Trion P1 · locação e venda
1 kg, 200 mil pontos por segundo, FOV de 360° × 59° e alcance de 70 m com alvo de 80% de refletividade. O fabricante cita Robotics entre as aplicações e há suporte para montar o P1 em robô quadrúpede.
FJD Trion P2 · locação e venda
Mesmo LiDAR do P1, com 700 g sem bateria, câmera externa e RTK. Precisão pós-processada de 1 cm relativa, em teste de laboratório. O app tem guia de fechamento de loop e alerta de velocidade durante o scan.
FJD Trion S1 · venda
FOV de 360° × 270°, que cobre do piso ao teto, e 320 mil pontos por segundo (640 mil no S1 Pro). Duas baterias com troca a quente e funcionamento sem receptor GNSS em ambiente interno.
A Alezi Teodolini vende e aluga o equipamento, dá suporte técnico e treinamento de uso para a equipe. A integração com o software do robô fica com o fabricante ou o integrador do robô.
Resultados declarados pelo fabricante
No caso apresentado pela FJD, um robô de desinfecção foi implantado numa área de cerca de 2.000 m² no Hong Kong Science and Technology Park, com um Trion S1. O escaneamento levou 2 minutos. A conversão da nuvem em mapa PGM levou 1 minuto, e a criação do mapa no robô, com parede virtual, 1 minuto e 30 segundos.
No comparativo do mesmo caso, o mapeamento com o LiDAR 2D do robô, montado a 0,3 m de altura, levou 15 minutos e exigiu técnicos. Com o Trion S1, levou 3 minutos e uma pessoa. Segundo a FJD, a implantação do robô ficou até cinco vezes mais rápida.
Esses números são declarações da FJD sobre um caso de cliente dela, não do Grupo Alezi Teodolini. O robô do caso não faz parte da linha do grupo.
Um grupo, cobertura completa
Terra Tech e GPS Agrimensora fazem parte do Grupo Alezi Teodolini, reforçando a cobertura técnica e de atendimento em todo o processo de compra ou locação.
Terra Tech
Empresa do grupo, presença técnica ampliada.
GPS Agrimensora
Empresa do grupo, atuação em agrimensura.
Antes de fechar
O mapa gerado funciona com qualquer robô?
O caso da FJD exportou o mapa no formato PGM. Se o seu robô aceita importar mapa nesse formato, e como, depende do fabricante dele. Confirme com o fornecedor do robô antes de comprar.
Por que não usar o próprio LiDAR do robô?
Dá para usar, e é o método padrão. O scanner 3D entra quando o mapa precisa enxergar obstáculos em várias alturas, quando a área é grande ou quando a equipe implanta robôs em muitos locais e quer reduzir o tempo de cada mapeamento.
O scanner precisa de GNSS em ambiente interno?
Não. O SLAM usa LiDAR e IMU para calcular a posição. As fichas do P1 e do S1 declaram funcionamento interno e subterrâneo sem GNSS. O RTK serve para georreferenciar a nuvem em área externa.
Como evitar erro no mapa de um corredor longo?
O SLAM encaixa as varreduras pelas feições do ambiente. Corredores lisos e repetitivos dão pouca referência. A orientação do fabricante é fechar laços, voltando a trechos já escaneados, e andar devagar: no P1, cerca de 1 m/s, com curvas a um terço dessa velocidade. O treinamento de uso cobre esses cuidados.
Posso alugar para um projeto de implantação?
Sim, o FJD Trion P1 e o P2. A locação é a partir de 2 dias, sem caução, com contrato on-line e retirada em uma das sedes ou em aeroporto. O Trion S1 é só venda.