Diseño e implementación de un sistema de evasión de obstáculos para robots móviles en entornos urbanos

Abstract

La transición de escenarios controlados en condiciones de laboratorio al mundo real conlleva nuevos desafíos en el campo de la robótica móvil, en aspectos tan básicos como la navegación autónoma. En este proyecto se propone un método de navegación, evitando obstáculos, para plataformas móviles en entornos urbanos y dinámicos. El trabajo está enmarcado en el contexto de un proyecto de investigación y debe actuar como un módulo independiente que recibe como entrada datos de los sensores del robot y metas expresadas en coordenadas locales, provenientes de un módulo de un nivel de abstracción superior, y produce como resultado instrucciones a los actuadores de los motores del robot. Se presenta un método de navegación que utiliza un planificador local para determinar el camino desde un punto inicial a una meta, y a partir de los puntos encontrados por el planificador, sigue el camino usando un sensor láser para detectar los obstáculos en el camino. Si hay obstáculos corrige la trayectoria inicial para encontrar un nuevo camino sin obstáculos. El controlador de movimiento, que calcula velocidades de traslación y rotación que satisfagan las restricciones dinámicas del robot y lo acerquen a la meta siguiendo el principio de la ventana dinámica. El planificador local no usa métodos de extracción de características por la carga computacional que requieren, pero sí de filtrado, consiguiendo tiempos de respuesta muy pequeños, adecuados para el control reactivo de un robot en tiempo real. Adicionalmente se estudia el problema de la navegación en entornos urbanos con escaleras, agujeros, rampas y desniveles, mediante el uso de un sensor láser volteado 90 para obtener un perfil del espacio enfrente del robot e inferir si es navegable. Nuestra propuesta ha sido implementada en dos robots Segway.