Planificación de trayectorias para robots móviles en entornos no dinámicos empleando el algoritmo RRT

Abstract

Hoy en día, los robots son parte de nuestra vida. Los podemos encontrar como juguetes, móviles exploradores, brazos, humanoides, entre otros. Pero algo en común que requieren los robots es interrelacionarse con su entorno, el cual limita su accionar y le obliga a adecuarse a tales condiciones. En el caso de los móviles lo que se requiere primordialmente es trasladarlos de un lugar específico a otro requerido para posteriormente ejecutar alguna tarea. El problema de controlar un robot móvil y la planificación de su ruta esta dado por el hecho de que su ambiente de trabajo está condicionado a cambios, sea con alta o baja tendencia. Por tal motivo se han desarrollado a lo largo de los últimos 50 años diversos algoritmos y técnicas que permiten interactuar apropiadamente al robot con su medio. Por ejemplo, en el caso de robots manipuladores, sus articulaciones no deben colisionar con objeto alguno. Pero el cálculo de dichas trayectorias (de robots móviles y manipuladores) involucra factores tales como la geometría, cinemática, dinámica, entre otros que son los que limitan al robot. En la presente tesis se propone el uso de técnicas estocásticas en lo referente al planeamiento de rutas o caminos para robots móviles en ambientes no dinámicos, es decir, se considerará que el entorno no presenta obstáculos en movimiento. Para este estudio, se ha organizado el trabajo en cinco capítulos que serán expuestos de la siguiente forma: En el capítulo I, se realiza una introducción a esta tesis, con los antecedentes, el motivo de la investigación, los objetivos, alcances y limitaciones. En el capítulo II, se presenta una revisión de la literatura sobre el planeamiento de trayectorias. Además, se presentan definiciones básicas que han de permitir un mejor entendimiento, así como también una descripción de los principales algoritmos de planeamiento de caminos. En el capítulo III, se explica lo referente al algoritmo utilizado en la presente tesis desde sus elementos, el pseudocódigo y los algoritmos evolucionados a partir de éste. En el capítulo IV, se presentan los resultados de las simulaciones realizadas, así como la performance de evaluación. En el capítulo V, se explicará lo referente a la implementación de la plataforma y la interfaz que se utilizó para validar el algoritmo en robots móviles reales. Finalmente se presentan las conclusiones y recomendaciones que pueden servir para futuras investigaciones. El apéndice A presenta de manera suscinta algunos antecedentes históricos en robótica móvil a partir de la Segunda Guerra Mundial. En el apéndice B se aborda las principales características del robot Moway; en el apéndice C, los recursos utilizados del campo de Visión Artificial y en el apéndice D los algoritmos y funciones principales codificadas. Con este pequeño trabajo se espera generar experiencia académica en la planificación de movimiento para posteriores aplicaciones, así como también tener una plataforma de pruebas para robots móviles con estados retroalimentados que son la posición y orientación de los mismos. Con la compañía MiniRobots se firmó un convenio para poder utilizar los recursos de su software, sin costo alguno para aplicaciones académicas, es decir, la persona interesada debe ponerse en contacto con ellos.