Evaluación de sensores de distancia para aplicaciones de mapeo de entornos con agentes robóticos móviles

Abstract

Este trabajo de investigación se enfocó en la evaluación de sensores de distancia tipo áser para aplicaciones de mapeo de entornos con agentes robóticos móviles, destacando la importancia de contar con sensores precisos y con˝ables para la navegación autónoma. A través de un análisis comparativo entre tres sensores de distancia tipo láser: VL53L0X, LiDAR FHL-LD20, y YDLIDAR Tmini Pro, se evaluaron diversos criterios y parámetros técnicos que permitieron seleccionar al sensor LiDAR FHL-LD20 como el más adecuado para su integración en dichas aplicaciones. Adicionalmente, se desarrolló una herramienta de software diseñada para procesar, visualizar e interpretar los datos generados por el sensor seleccionado. La herramienta no solo facilitó la interpretación de los datos, sino que también se con-solidó como un recurso clave para validar el rendimiento del sensor en diversas condiciones operativas. De forma paralela, se llevaron a cabo pruebas de calibración y caracterización del sensor en escenarios específicos. Estas pruebas permitieron definir un rango mínimo de medición efectivo, depurar mediciones nulas, y analizar las distribuciones de las mediciones de distancia y ángulo, revelando que el sensor ofrece mediciones precisas, con desviaciones menores a 5 mm en las distancias y un margen de error inferior a 3° en las mediciones angulares. Finalmente, se evaluó la viabilidad de integrar el sensor en agentes robóticos móviles disponibles en la universidad. Las contribuciones de esta investigación son significativas, ya que abren el camino para futuras aplicaciones en robótica autónoma y mapeo de entornos dinámicos, aportando herramientas útiles para avanzar en la integración de sensores LiDAR en sistemas robóticos móviles.

This research focused on the evaluation of laser distance sensors for environment mapping applications with mobile robotic agents, emphasizing the importance of precise and reliable sensors for autonomous navigation. Through a comparative analysis of three laser distance sensors: VL53L0X, LiDAR FHL-LD20, and YDLIDAR Tmini Pro, various technical criteria and parameters were assessed, leading to the selection of the LiDAR FHL-LD20 as the most suitable for integration in such applications. Additionally, a software tool was developed to process, visualize, and interpret the data generated by the selected sensor. The tool not only facilitated data interpretation but also became a key resource for validating the sensor's performance under di˙erent operational conditions. Simultaneously, calibration and characterization tests were carried out in specific scenarios. These tests helped define the sensor's minimum effective measurement range, refine data by filtering out null measurements, and analyze the distributions of distance and angle readings, revealing that the sensor provides precise measurements with deviations of less than 5 mm in distances and a margin of error below 3° in angular measurements. Finally, the feasibility of integrating the sensor into available mobile robotic agents at the University was assessed. The contributions of this research are significant, as they pave the way for future applications in autonomous robotics and dynamic environment mapping, providing valuable tools to advance the integration of LiDAR sensors into mobile robotic systems.