Navegación de un robot móvil en ambientes interiores usando marcas naturales del ambiente
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Abstract
En los inicios de la robótica se pensó en los robots como sustitutos del hombre para realizar tareas repetitivas en ambientes controlados. Poco a poco los robots han ido evolucionando, incursionando en nuevos ambientes hasta llegar a las oficinas o las casas de las personas. Esta evolución ha traído consigo nuevos retos, debido a que la realización de tareas fuera de ambientes controlados exige nuevas habilidades y capacidades diferentes. Esta tesis presenta los resultados de la investigación sobre un problema relacionado con la operación de un robot móvil en ambientes interiores: el de navegación autónoma. Este problema consiste en dotar a un robot móvil con la capacidad de moverse de un lugar a otro del ambiente manteniéndose localizado durante el trayecto.El problema de navegación se divide en tres partes: planificación de trayectorias,seguimiento de la posición y evasión de obstáculos. De manera adicional, se propone un algoritmo de localización global para determinar la ubicación del robot dentro del ambiente, cuando no se tiene información de la posición previa.La planificación de trayectorias se hace en base a un mapa del ambiente previamente construido. Para determinar la trayectoria, se utiliza un algoritmo de programación dinámica para asignar costos a las celdas del mapa. La trayectoria se construye reduciendo los giros y manteniéndose alejado de los obstáculos. Para el seguimiento dela posición se utilizan marcas naturales del ambiente, específicamente discontinuidades,esquinas y paredes. Estas marcas son usadas como puntos de referencia para manteneral robot localizado mientras se mueve por lo que no se requiere modificar el ambiente.El método empleado para el seguimiento de la posición considera la imprecisión en los sensores y actuadores del robot. Para la evasión de obstáculos, el robot fusiona la información de dos tipos de sensores: láser y ultrasónico. Ante la presencia de obstáculos imprevistos (cristales en algunos casos) que bloquean su camino, el robot enriquece el mapa del ambiente con los nuevos obstáculos y calcula una nueva trayectoria que le permita llegar a su destino.Se presentan experimentos realizados tanto en simulación como en ambientes reales con buenos resultados. En ellos se muestra que el robot es capaz de localizarsey navegar de manera efectiva empleando los métodos propuestos. Los experimentos fueron realizados en diversos espacios dentro de las instalaciones del ITESM Campus Cuernavaca