Motion planner

Planificaci´n de movimientos en rob´tica: curso pr´ctico para o o a implementar un PRM
Alexander P´rez∗ y Jan Rosell e Institut d’Organitzaci´ i Control de Sistemes Industrials o Universitat Polit`cnica de Catalunya e alexander.perez@upc.edu, jan.rosell@upc.edu

Resumen
Los trabajos de investigaci´n en el area de la planio ´ ficaci´n de movimientos para robots necesitan diso poner de entornosde simulaci´n para vaildar las o contribuciones te´ricas. Sin embargo los prograo mas de postgrado y doctorado de rob´tica suelen o abordar el tema s´lo desde el punto de vista te´rio o co. Por ello los estudiantes que quieren enfocar sus investigaciones en esta linea, deben asumir el gran desaf´o de desarrollar su propios sistemas de siı mulaci´n. Para mitigar esto, se presentan en este oart´culo doce pr´cticas de programaci´n en las que ı a o paulatinamente se desarrolla un entorno de trabajo para la planificaci´n de movimientos y la sio mulaci´n de robots basado en herramientas multio plataforma que siguen la filosof´a de software libre. ı Este entrenamiento cubre los t´picos b´sicos de la o a representaci´n gr´fica, la detecci´n de colisiones y o a o el manejo de grafos y susalgoritmos. Palabras clave: Planificaci´n, Movimientos, o Rob´tica, Simulaci´n . o o

www.kavrakilab.org/software), el “Motion Planning Kit” (http://ai.stanford.edu/mitul/mpk) o el “Motion Strategy Library (http://msl.cs.uiuc.edu/msl/). A pesar de que poseen caracter´ ısticas interesantes, estos no cubren las espectativas que se tienen desde el punto de vista did´ctico. No son f´ciles a a de usar y esdif´ adentrarse en su estructura de ıcil manera que se pueda adaptar y extender a las necesidades particulares. Es por ello que incluir t´picos de la simulaci´n dentro de los cursos o o de planificaci´n de movimientos es interesante o y brinda a los alumnos la oportunidad de enfrentarse a los diferentes problemas relacionados, as´ como adquirir una visi´n global del campo de ı o trabajo.

1.

´INTRODUCCION

Los programas de postgrado en rob´tica, incluyeno do los de doctorado, normalmente incluyen la planificaci´n de movimientos entre sus cursos trono cales. Estos cursos suelen tratar temas b´sicos de a la simulaci´n de robots tales como el modelado o de objetos, la detecci´n de colisiones y otros proo blemas de geometr´ computacional, la represenıa taci´n y manipulaci´n de grafos, larepresentaci´n o o o gr´fica tridimensional y las particularidades de las a interfaces de usuario. La ense˜ anza de estos ten mas es clave para cerrar la brecha existente entre la teor´ y la pr´ctica. Adquirir destreza en estos ıa a temas, permitir´ a los estudiantes enfocarse en la a prueba y validaci´n de sus contribuciones te´ricas. o o En Internet se encuentran varios planificadores de softwarelibre disponibles, tales como “An Object-Oriented Programming System for Motion Planning” (OOPSMP,
∗ Escuela Colombiana de Ingenier´ “Julio Gaıa ravito”, Bogot´ D.C., Colombia a

El primer objetivo de este art´ ıculo es proponer un marco de programaci´n que cubra la mayor o cantidad de aspectos de la simulaci´n de robots, o necesarios para el desarrollo de software de planificaci´n demovimientos. Teniendo presente la o filosof´ de software libre y la caracter´ ıa ıstica de ser multi-plataforma, la secci´n 2 presenta el conjunto o de herramientas de programaci´n que componen o este marco. El segundo objetivo es proponer un m´todo para adquirir de forma r´pida y sencilla e a las habilidades necesarias para trabajar con ellas. La secci´n 3 presenta un conjunto de doce pr´ctio a cas deprogramaci´n que de forma incremental y o a manera de bloques constructivos, van cubriendo los diferentes aspectos del desarrollo de un planificador de movimientos. En la primera pr´ctica a se comienza con un programa sencillo que modela entidades geom´tricas b´sicas y se termina en e a la ultima pr´ctica con una versi´n b´sica de un ´ a o a planificador de tipo “Probabilistic Roadmap” para robots...