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Implementación de un sistema de navegación topológica para un robot móvil

Resumen

Se ha implementado un Sistema de Navegación Topológica, que le permite a un robot móvil desplazarse dentro de un entorno estructurado para ir de un punto inicial a otro final. Este sistema está basado en la forma como navegan los seres humanos, es decir, utilizando el reconocimiento de elementos del entorno para lograr llegar de un punto a otro. Para tal fin se implementó un sistema robótico compuesto por un robot Pioneer 3DX dotado de sonares, encoders, pc-onboard y una cámara que le permite adquirir imágenes del entorno de navegación. Se utilizó un computador donde se ejecutan los módulos de procesamiento de imágenes, reconocimiento de patrones y control del robot y que se comunica con el robot a través de un enlace wi-fi por medio de un router inalámbrico. También se construyeron 31 marcas artificiales donde cada marca son códigos de barras cilíndricas, a las cuales se les diseñó un código de barras de 6 franjas de igual ancho de colores blanco y negro y dos franjas de color magenta ubicadas en los extremos de las franjas en blanco y negro. El color de las franjas blancas y negras de cada marca se intercaló de tal forma que se pudiera diferenciar una marca de otra. A nivel software el sistema posee 7 elementos básicos. Estos son: Subsistema de Visión. encargado de adquirir la información proporcionada por el sensor de visión, procesarla y compararla con una base de datos de puntos de referencia del entorno y enviar los resultados al subsistema deliberativo Módulo Player. Encargado de la comunicación y acceso al hardware del robot Pioneer 3DX, y facilitar la elaboración de aplicaciones propias para el control del robot Módulo mapa topológico. Encargado de localizar al robot dentro del entorno de navegación. Módulo planificador de misión. Tiene la responsabilidad de la planificación de alto nivel, de la cual se encarga el usuario al establecer los parámetros de inicio y destino para la navegación. Módulo de navegación. Encargado de diseñar un camino punto a punto desde la posición actual del robot hasta el punto de meta, en base al mapa topológico que se tiene almacenado a priori. Módulo piloto. Acepta una trayectoria punto a punto desde el módulo de navegación y provee al robot de comportamientos de movimiento que le permitan un desplazamiento seguro Módulo comportamientos. Se encarga de proveer los comportamientos para la ejecución de un movimiento de un punto a otro. En cuanto al control del robot se implementa un esquema híbrido reactivo/deliberativo distribuyendo la complejidad de la tarea de navegación en dos niveles: en el nivel inferior la capa reactiva que se ejecuta en el robot y se encarga de la evasión de obstáculos en el entorno local y alcanzar metas puestas por el nivel deliberativo; en el nivel superior la capa deliberativa se encarga de crear la ruta para ir de un punto a otro, llevar a cabo la navegación entre estos y relocalizar al robot dentro del mapa topológico. Es la primera aproximación a la navegación topológica que se desarrolla el sistema implementado en el grupo de investigación Percepción y Sistemas Inteligentes (PSI) con lo cual se abre una nueva línea de investigación en el área de robótica móvil que involucra áreas de trabajos futuros.