Título: «Diseño e implementación de un sistema embebido de localización para robots móviles de bajo costo en ambientes interiores”
Tesista: Alejandro Mora
Director: Lic. Rafael Zurita
Fecha de la defensa: 5 de diciembre de 2022
Resumen
La localización es uno de los componentes requeridos para la navegación con mapas de los robots móviles, y requiere que el robot sea capaz de determinar su ubicación y orientación en el ambiente en el cual se encuentre. Con esta información y un marco de referencia virtual que represente el ambiente real, el robot puede planificar una ruta y desplazarse para cumplir con sus objetivos.
En la actualidad, los robots móviles capaces de realizar navegación en interiores son diseñados y construidos para tareas complejas. Suelen trabajar en ambientes industriales, para desplazar grandes cargas dentro de galpones o edificaciones; o en ambientes públicos, por ejemplo en hoteles, donde los robots suelen navegar desde la recepción a diferentes habitaciones, realizando la entrega de suministros solicitados por huéspedes. En estas clases de robots el costo y/o consumo energético usualmente no es una restricción primordial, por lo que cuenta con suficientes recursos de cómputo para determinar la ubicación del robot y navegar en sus ambientes de trabajo.
Por el contrario, los robots móviles de bajo costo utilizados en interiores poseen un microcontrolador o microprocesador de bajas prestaciones como sistema central de control. Tal es el caso de los robots Frankestitos-N6, construidos en la Facultad de Informática como hardware y software libre. Estos robots realizan tareas sencillas, y utilizan sensores que permiten una interacción básica con el entorno, por ejemplo para evitar el choque con obstáculos o moverse dentro de un cerco invisible. Los sensores en esta clase de robots pueden detectar el objeto a evitar cuando se está a una distancia muy corta, devolviendo información básica que puede ser discretizada para indicar si existe o no un objeto frente al sensor. Por tal motivo estos robots realizan únicamente navegación reactiva (sin utilización de mapas), ya que no son capaces de determinar su ubicación.
En esta tesis se presenta la arquitectura e implementación de un sistema embebido prototipo, que reporta su localización utilizando un microprocesador de bajas prestaciones y marcas artificiales en el terreno. Está diseñado para ser integrado fácilmente a robots móviles de bajo costo, y en particular, para los robots tipo Frankestitos-N6. El sistema está basado en la adquisición de señales a través de una cámara de vídeo, la detección de marcas artificiales en el terreno, y el cálculo de la localización del robot a partir de estas detecciones.
Se realizaron tres experimentos para caracterizar el prototipo, y determinar la frecuencia, precisión y exactitud del mismo. En base a los resultados se pudo determinar que el hardware y software propuesto es capaz de localizar un robot de bajo costo a 2 hz, y con una exactitud menor a 10 cm el 65 % de los casos, si el robot navega en un escenario de 2 mts x 2 mts, y con una marca de referencia (TAG) de 20 cm de tamaño.
