Navegación autónoma de un vehículo terrestre mediante una cámara lidar

Abstract

Al discontinuar el fabricante Pololu la producción de su kit de robótica Balboa 32U4, surgió la necesidad de sustituir los vehículos usados en los laboratorios de las asignaturas de control, que estaban basados en este kit. Esta situación unida a la proliferación de ideas para TFG y TFM relacionadas con la robótica móvil y la navegación pusieron sobre la mesa la opción de crear un vehículo multipropósito que aúne todas estas posibilidades, añadiendo a los recursos de la universidad una plataforma robótica modular y de fabricación propia. El resultado de este proyecto es el diseño de un nuevo vehículo terrestre multipropósito basado en impresión 3D y de componentes modulares, que sirve tanto para su uso en los laboratorios de las asignaturas de control del mismo modo que se hacía hasta ahora, como para su empleo en trabajos fin de grado y fin de master. La presencia de un módulo acoplable de mayor potencia de cálculo abre puertas a trabajos que precisen una plata forma móvil y una alta capacidad de cálculo, como pueden ser los que hagan uso de machine learning, inteligencia artificial o análisis de imagen. Como muestra de su utilidad para aplicaciones robóticas, el proyecto también incluye la implementación de librerías públicas para realizar SLAM (Simultaneous Localization And Mapping), para lo que se comunicaron dos entornos diferentes como son Matlab/Simulink y ROS2 Foxy, se ajustó un control Proporcional Integral específico para el prototipo de vehículo y se consiguió que trabajen conjuntamente para crear un mapa con los datos tomados por un LiDAR de estado sólido situado en su parte frontal mientras el vehículo recorre el espacio a cartografiar.When the manufacturer Pololu discontinued the production of its Balboa 32U4 robotics kit, the need arose to replace the vehicles used in the laboratories of the control subjects, which were based on this kit. This situation together with the proliferation of ideas for Bachellor and master thesis related to mobile robotics and navigation put on the table the option of creating a multipurpose vehicle that brings together all these possibilities, adding to the resources of the university a robotic platform of own manufacture. The result of this project is the design of a new multipurpose ground vehicle based on 3D printing and modular components, which can be used in the laboratories of control subjects in the same way as before, as well as for use in final degree and master's degree projects. The presence of an attachable module with higher computational power opens the door to projects that require a mobile platform and high computational capacity, such as those involving machine learning, artificial intelligence or image analysis. As a sample of its potential for robotic applications, the project also includes the implementation of public libraries to perform SLAM (Simultaneous Localization And Mapping), for which two different environments such as Matlab/Simulink and ROS2 Foxy were communicated, a specific Proportional Integral control was adjusted for the prototype vehicle and it was achieved that they work together to create a map with the data taken by a solid state LiDAR located in its front part while the vehicle travels through the space to be mapped.