Navegación de robots móviles en entornos dotados de sistemas de localización externos

Abstract

Con la llegada del 5G y el IoT (Internet Of Things), muchos objetos necesitarán estar dotados de un sistema que les permita moverse de forma autónoma para poder llevar a cabo las tareas que tengan asignadas, lo que se conoce por sistema de navegación. Esta tecnología podría resultar útil tanto en la automatización de las tareas del hogar, como en aplicaciones industriales como podría ser el caso del transporte de mercancías en almacenes. Debido a la importancia de esta tecnología, se ha decidido llevar a cabo en este proyecto el desarrollo de un sistema de navegación autónoma para robots móviles en un entorno limitado y provisto de un sistema de percepción externo formado por un conjunto de cámaras infrarrojas. El sistema de navegación incluye la detección de la posición y orientación del vehículo mediante el sistema de posicionamiento externo Optitrack, la comunicación inalámbrica de esta información desde las cámaras al robot en tiempo real mediante Bluetooth y los algoritmos de control que permiten seguir la trayectoria planificada. Se ha empleado una estructura de control en cascada para el sistema de navegación, con dos lazo de control. El sistema de navegación consta de un planificador de trayectorias basado en splines en el lazo externo, y de dos controles PID de velocidad de avance y ángulo de guiñada contenidos en el lazo interno.

With the arrival of 5G and the IoT (Internet Of Things), many objects will need to be equipped with a system that allows them to move autonomously in order to carry out the tasks assigned to them, which is known as a navigation system. This technology could be useful both in the automation of household tasks as well as in industrial applications such as the transport of goods in warehouses. Due to the importance of this technology, it has been decided to carry out in this project the development of an autonomous navigation system for mobile robots in a limited environment provided with an external perception system formed by a set of infrared cameras. The navigation system includes the detection of the position and orientation of the vehicle by means of the external positioning system Optitrack, the wireless communication of this information from the cameras to the robot in real time by Bluetooth and the control algorithms that allow to follow the planned trajectory. A cascade control structure has been used for the navigation system, with two control loops. The navigation system consists of a spline-based path planner in the outer loop, and two PID controls for forward speed and yaw angle contained in the inner loop.