Navegación en robots móviles

Planificación de Trayectorias para Robots Móviles

CAPITULO 2.
Navegación en Robots
Móviles

2.1. Introducción.
Se define navegación como la metodología (o arte) que permite guiar el curso de
un robot móvil a través de un entorno con obstáculos. Existen diversos esquemas, pero
todos ellos poseen en común el afán por llevar el vehículo a su destino de forma segura. La
capacidad dereacción ante situaciones inesperadas debe ser la principal cualidad para
desenvolverse, de modo eficaz, en entornos no estructurados.
Las tareas involucradas en la navegación de un robot móvil son: la percepción del
entorno a través de sus sensores, de modo que le permita crear una abstracción del mundo;
la planificación de una trayectoria libre de obstáculos, para alcanzar el punto destinoseleccionado; y el guiado del vehículo a través de la referencia construida. De forma
simultánea, el vehículo puede interaccionar con ciertos elementos del entorno. Así, se define
el concepto de operación como la programación de las herramientas de a bordo que le
permiten realizar la tarea especificada. Un ejemplo de esta última noción es el transporte
automático de materiales y herramientas dentro de unacélula de manufactura flexible
(FMS), lo que implica no sólo el movimiento físico de dichos elementos desde la estación
de entrada de material hasta la máquina que lo requiera, sino que además pueda realizar
operaciones como el cambio automático de la herramienta o la descarga automática del
material en la máquina que lo haya solicitado (Newman y Kempf, 1.985).
Este capítulo introduce losconceptos fundamentales que definen la problemática
de la realización de trabajos por parte de los robots móviles. Así, en primer lugar se precisan
los conceptos de misión, navegación y operación (apartado 2.2.). A continuación se
plantean esquemas de navegación utilizados por robots móviles para realizar una tarea,
identificando sus principales componentes (apartado 2.3.). En los siguientesapartados se
desarrollan dos de estos componentes: el planificador (apartado 2.4.) y el generador
(apartado 2.5.), los cuales constituyen el motivo de las aportaciones de esta tesis en los
capítulos siguientes. Se procede a una revisión de ambos, dentro de los distintos tipos de

21

Navegación en Robots Móviles

metodologías, para con posterioridad realizar una formalización que los defina demanera
precisa. Como ampliación de la labor planificación espacial que ejercen los componentes de
planificación y generación, se introduce el concepto de trayectoria (apartado 2.6.). La
utilización de dicho concepto posibilita una planificación temporal de la tarea del robot
móvil, con lo que se consigue un mayor rendimiento del comportamiento del mismo. Por
último, se destacan los aspectos másrelevantes de este capítulo en las conclusiones
(apartado 2.7.).

2.2. Concepto de misión, navegación y operación.
El robot móvil se caracteriza por realizar una serie de desplazamientos
(navegación) y por llevar a cabo una interacción con distintos elementos de su entorno de
trabajo (operación), que implican el cumplimiento de una serie de objetivos impuestos
según cierta especificación.Así, formalmente el concepto de misión en el ámbito de los
robots móviles (Levi, 1.987) se define como la realización conjunta de una serie de
objetivos de navegación y operación.
En consecuencia con las definiciones del párrafo anterior, el robot móvil debe
poseer una arquitectura que coordine los distintos elementos de a bordo (sistema sensorial,
control de movimiento y operación) de formacorrecta y eficaz para la realización de una
misión. El diseño de esta arquitectura depende mucho de su aplicación en particular, pero
un esquema básico de los principales módulos que la componen y la interacción que existe
entre los mismos es el presentado en la figura 2.1.

Especificación
de la misión
Control de Misión

Control de Navegación

Control de Operación

Figura 2.1. Esquema...