Implementación Y Evaluación De Algoritmos En Un Robot Móvil

Universidad de La Habana
Facultad de Matemática y Computación

Implementación y evaluación de algoritmos de navegación en un robot móvil
Armando Rodríguez Fonte
Estudiante de 5to. año – Licenciatura en Ciencia de la Computación
a.fonte@lab.matcom.uh.cu
Tutor(es):
Dr. Alberto Fernández Oliva
Universidad de La Habana. Facultad de Matemática y Computación. Departamento de Programaciónafdez@matcom.uh.cu
Dr. Alejandro Durán Carrillo de Albornoz
Universidad de La Habana. Instituto de Ciencia y Tecnología (IMRE)
duran@imre.oc.uh.cu
Resumen
Este trabajo se enmarca dentro del tema de la Robótica y está especialmente vinculado al problema de la Navegación Reactiva de un Robot Móvil. El estudio del Estado Actual de la Técnica realizado permitió evaluar los diferentes paradigmasde la navegación en la Robótica Móvil reportados a nivel internacional. Entre los principales algoritmos de Navegación Reactiva identificados, se encuentran: Braitenberg Vehicles y Bug Algorithm, así como otros dos de mayor complejidad: Vector Field Histogram y Nearness Diagram. El objetivo principal de esta investigación ha sido la implementación computacional de los dos primeros. Los algoritmosimplementados garantizan la funcionalidad de la plataforma robótica, Blue–YAAM, desarrollada en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Materiales de la Universidad de la Habana (IMRE) y los experimentos realizados validan su efectividad en este empeño. Las comparaciones del rendimiento de dichos algoritmos en aspectos referidos a: colisiones con los obstáculos, error cometido al llegar a lameta, duración total del recorrido, trayectoria total recorrida y número de aciertos en la llegada a la meta, permiten establecer conclusiones en cuanto a la factibilidad del uso de cada uno de ellos en determinados contextos.

Palabras Clave: robot, navegación reactiva, robótica móvil, sensor, algoritmo.

Temas: Robótica, Inteligencia Artificial, Ciencias Computacionales.

1 Introducción
Laidea de crear una máquina inteligente que a su vez obedezca al hombre es muy antigua y ha cautivado a la humanidad a través de la historia. La robótica ha sido abordada en libros, películas y hasta en piezas de teatro.
Tres de las características fundamentales que distinguen a un robot son las siguientes: programabilidad, capacidad mecánica y flexibilidad.
Los robots con capacidad demovimiento han recibido especial atención a través de la historia. Un robot móvil es un sistema electrónico-mecánico complejo cuyo propósito es desplazarse en un determinado ambiente.
Durante este proceso, el robot debe realizar diferentes tareas tales como: adquirir la información a partir de sensores; ubicarse en el entorno para determinar su posición, la de los obstáculos y la del destino; determinaruna trayectoria a seguir y navegar hacia la meta, enviando los comandos adecuados a los motores o actuadores que proporcionan la potencia motriz necesaria.
Motivación y Justificación
El Laboratorio de Investigaciones en Electrónica del Estado Sólido del Instituto de Ciencia y Tecnología (IMRE) desarrolla instrumentos y realiza experimentos para el análisis con sensores físicos y químicos. Enla actualidad, el laboratorio se encuentra desarrollando un Sistema Robótico Móvil a partir de un prototipo de robot desarrollado en dicha entidad para fines docentes e investigativos. Como se conoce, disponer de un sistema flexible y fácil de modificar, tanto a niveles de hardware como de software, facilita el desarrollo, mantenimiento y la futura expansión de este tipo de sistemas. Esto avala elinterés científico de esta temática para el IMRE.
Formulación del Problema
Teniendo en cuenta el contexto de la presente investigación, el Problema que se aborda es el siguiente: al realizar el estudio del Estado Actual de la Técnica, en lo referente al tema de la Robótica Móvil, se reportan varios algoritmos para los cuales no se cuenta con implementaciones concretas. Sin embargo, dichas...