Algoritmos para la representación del entorno de navegación de un robot y determinación de la trayectoria a seguir

Algoritmos para la representación del entorno de
navegación de un robot y determinación de la
trayectoria a seguir.
Primer autor: (Antonio Serrano Muñoz), tutor: (Maikel O. Torres Piñeiro)
Resumen:
Durante el desarrollo de la robótica móvil se ha presentado
como problema fundamental mover el robot en un entorno
desconocido evitando el choque con obstáculos presentes en el
mismo. En estetrabajo se describen dos algoritmos para
representar el entorno de navegación de un robot, la
descomposición en un diagrama de visibilidad y la
descomposición en celdas exactas; almacenando los datos en un
grafo multienlazado, y un algoritmo para la determinación de la
trayectoria a seguir, haciendo uso del algoritmo de búsqueda A*
o A estrella. Mediante el análisis de una imagen del entornoobtenida por una webcam, se obtienen los puntos libres del
entorno para posteriormente enlazar, teniendo en cuenta ciertas
consideraciones, los que representan un camino libre para el
robot. Estos algoritmos permiten obtener una red de caminos que
bordean a los obstáculos sobre el cual puede moverse el robot sin
chocar con estos.

partiendo de un punto inicial y una versión optimizada delalgoritmo diagrama de visibilidad; los cuales establecen la red
de caminos definitiva por la que debe moverse el robot.
Además se describirá un algoritmo que permite la obtención,
mediante el uso del algoritmo de búsqueda en grafo A* o A
estrella, del camino óptimo (camino de menor costo o camino
más corto) a seguir de forma suavizada (los cambios de
pendiente que aparecen en la trayectoriase realizan mediante
arcos de circunferencia) mediante la generación punto a punto
de la trayectoria, retornando como datos las coordenadas de
cada punto y su orientación respecto a la horizontal.

Palabras claves: diagrama de visibilidad, celdas exactas, entorno,
grafo multienlazado.

A. Descripción de la plataforma.

I. INT RODUCCIÓN
La influencia de los robots en la sociedad actuales cada vez
más notable, tanto desde el punto de vista estrictamente social
como a los aspectos económicos e industriales. Como
consecuencia, la investigación y desarrollo de la Robótica es
de vital importancia. Dentro de este campo de estudio y
aplicación se destaca el tema de la Robótica Móvil, debido a
que los robots móviles cubren una gran variedad de tareas,
como: los trabajossubterráneos y submarinos, las misiones
espaciales, desactivación de explosivos, operación en zonas
radioactivas y aplicaciones militares. En todos los casos la
presencia de la robótica es justificada por la dificultad o
imposibilidad de intervención humana, bien directa o
teleoperada [1].
En la robótica móvil la representación del entorno de
navegación tiene vital importancia para asegurar eldesplazamiento óptimo del robot desde una posición inicial
hasta una posición meta, sorteando los obstáculos presentes en
el camino de manera inteligente. Las investigaciones
desarrolladas sobre este tema han dado a conocer diferentes
algoritmos para la descomposición y representación de
entornos, entre los más comunes se encuentran:
descomposición en celdas exactas, descomposición en celdasadaptativas o variables, campo de potencial, diagrama de
Voronoi y diagrama de visibilidad [2]. En este trabajo se
describirá el algoritmo de descomposición en celdas exactas,

II. M AT ERIALES Y M ÉT ODOS

La plataforma de navegación para el robot móvil LEGO
NXT está determinada por el rango de visión o alcance de una
webcam de tecnología CMOS colocada a una altura
determinada, la cualposee una resolución de 320 x 240
píxeles y permite la obtención de una imagen con modelo de
color RGB, imagen que es procesada y convertida a blanco y
negro

Figura 1: Entorno de navegación del robot.
B. Herramientas utilizadas.
Para la realización de estos algoritmos y el desarrollo de las
clases que permiten representar virtualmente el entorno de
navegación y realizar un estudio de los...