Robot mobili in grado di operare autonomamente sono suscettibili di grandi potenzialità di impiego in compiti disagevoli o in ambienti pericolosi.
Lo sviluppo di robot in grado di muoversi e agire in modi comparabili a quelli degli esseri umani pone problemi tecnologici al di là delle attuali conoscenze. I robot odierni sono fortemente limitati nelle loro possibilità di interazione con il mondo esterno dall'insufficienza delle loro capacità sensomotorie, del tutto primitive al confronto delle nostre.
La visione stereoscopica è una componente importante delle nostre abilità sensorie, e promette di essere tra i mezzi efficaci nel supplire alle carenze dei robot attuali.
La visione artificiale stereoscopica viene studiata da diverso tempo, tuttavia il carico computazionale e la difficoltà di modellizazione che essa tipicamente comporta ne hanno ostacolato l'utilizzo sino a tempi recenti.
Questo lavoro di Tesi, svoltosi presso l'Istituto per la Ricerca Scientifica e Tecnologica (IRST) di Trento, si inserisce nell'ambito dello sviluppo di un sistema di navigazione autonoma per un veicolo mobile inteso operare in ambienti interni.
Si tratta, in particolare, dello studio e realizzazione di un insieme di moduli senso-motori, basati su tecniche di visione stereoscopica, finalizzati alla elaborazione di dati sensoriali che permettano ad un robot mobile di svolgere compiti di navigazione in interni, di riconoscere luoghi o oggetti, di costruire mappe dell'ambiente circostante.
In questo ambito, l'argomento centrale della tesi è il problema della visione artificiale, intesa come modellizzazione del processo di acquisizione, elaborazione e utilizzo dei dati sensoriali. Viene esposta la teoria necessaria al compito di analizzare e ricostruire strutture tridimensionali a partire da immagini bidimensionali.
Si analizzano gli algoritmi e le tecniche di ricostruzione, valutandone l'idoneità all'ambito applicativo considerato.
Si studia l'integrazione delle tecniche di visione artificiale con altre modalità sensoriali (telemetri sonar e dati odometrici), al fine di guidare la ricostruzione dell'ambiente mediante l'introduzione di vincoli aggiuntivi. I moduli vengono specializzati, avvantaggiandosi delle conoscenze sull'ambiente i cui il robot è inteso operare.
Parte importante della tesi è la realizzazione dei moduli progettati. In questa fase si è fatto uso di tecniche avanzate di progettazione del software. Viene mostrato come, grazie a esse, sia stato possibile diminuire in modo significativo tempi di realizzazione e migliorare la qualità del codice prodotto.
I moduli realizzati sono stati sottoposti ad ampia verifica sperimentale, in condizioni di funzionamento reali. Si è fatto uso sia direttamente del robot mobile, sia di serie di dati registrati durante il suo funzionamento. I risultati sperimentali vengono analizzati e discussi, valutando la validità e l'efficacia delle soluzioni adottate.
Due sono gli aspetti che riteniamo maggiormente interessanti e originali del presente lavoro: il primo consiste nei metodi utilizzati per integrare tecniche di visione artificiale con modelli a priori di ambienti e con i dati provenienti da altri dispositivi sensorî; il secondo, nell'aver esplorato, nella realizzazione dei diversi moduli, le potenzialità che un linguaggio orientato agli oggetti dotato di caratteristiche avanzate (Sather) può esibire in un ambiente di sistema operativo in tempo reale (LynxOS).