Airborne LIDAR autonomisessa UAV:ssa

Abstract

Opinnäytetyön aiheena oli suunnitella LiDAR-yksikköä käyttävä autonominen nelikopteri, joka pystyy toimimaan luolastoissa sekä muissa sisätiloissa. Nykyisellään tällaiset ratkaisut ovat mittatilaustyönä tehtäviä, kalliita kertaostoksia.

Sekä LiDAR- että nelikopteritekniikka ovat alati kehittyvässä tilassa. Tämä on otettu huomioon ja nelikopteria suunniteltaessa päädyttiin ROS-järjestelmään. Täten järjestelmä on tulevaisuudessa laajennettavissa erikseen ohjelmoitavilla ROS-moduuleilla.

Työ päätettiin toteuttaa simuloimalla nelikopterin käyttäytymistä 3D-mallinnetussa ympäristössä. Suurimmaksi haasteeksi työn kannalta osoittautui Linux Ubuntu-käyttöjärjestelmän ja ROS-moduulien yhteensovittaminen.

Lopputuloksena syntyneessä nelikopterisimulaatiossa nelikopteria on mahdollista ohjata MAVLink-moduulia käyttäen, joka mahdollistaa autonomiset sovellukset. Simulaattoria on myös mahdollista käyttää erilaisten autopilottien sekä antureiden kanssa.

The subject of the thesis was to design an autonomous quadcopter which uses LiDAR-unit for simultaneous localization and mapping while mapping caves and other inside structures. At the time, such solutions are custom-designed, expensive one-time purchases.

Both LiDAR- and the quadcopter technology are in constantly evolving state. This has been taken into account when designing the quadcopter opting ROS system. Thus, the system is expandable in the future with individually programmable ROS modules.

It was decided to carry out the thesis by simulating the behavior of the quadcopter in 3D-modeled environment. The biggest challenge turned out to be the work of the coordination of the Linux Ubuntu operating system and the ROS modules.

In the resulting quadcopter simulation, the quadcopter can be operated with MAVLink module, which makes various autonomic applications possible. Simulator can also be run with support for various types of sensors and autopilot-units.