Departamento de Computación

En el estado del arte se explican los antecedentes sobre como los robots móviles realizan la navegación y evasión de obstáculos, en particular los robots con ruedas focalizando en el tipo de ruedas, la cinemática y la odometría. El objetivo de la tesis concierne a la creación de rutas y la evasión de los obstáculos, inmóviles y casos sencillos de obstaculos móviles sobre terrenos de tierra compacta, pasto y pavimento; en particular haciendo ajustes de velocidad en función de las características de cada terreno. Desarrollamos la construccion del mapa con los algoritmos para obtener la información del terreno y construir las rutas de navegación. Para la evasión de un obstáculo, el robot lo detecta mediante sensores ultrasónicos y recalcula la ruta de navegación, tanto para obstáculos fijos como para algunos en movimiento; para los obstáculos en movimiento el robot calcula si lo evade adelantándose al obstáculo o esperando a que pase, dependiendo si lo detecta o no con los sensores. Asimismo, se realiza el ajuste de velocidad para la navegacion del robot segun las características del terreno y se combina la evasión de obstáculos fijos con el ajuste de velocidad. Los resultados a nivel simulación muestran la creación de rutas de navegación del robot a partir de la información obtenida del mapa y los obstáculos. Con el robot físico se prueban sus capacidades de navegación y evasión en terrenos exteriores, midiendo con odometría la precisión/error entre la posición final del robot y la meta, y el tiempo utilizado. Se prueba la evasión de obstaculos, móviles e inmóviles, algunas con obstáculos fijos tal que el robot hace ajustes de velocidad. Los resultados de los experimentos muestran que los porcentajes de error dependen de la cantidad de obstáculos a evadir y de la dicultad del terreno de desplazamiento, siendo menos relevante la longitud de la ruta de navegacion del robot. Considerando las características del terreno para decidir la velocidad de navegacion del robot más alta posible pero sin riesgo de derrapes, se disminuye el margen de error a la meta, medido con odometría. Se concluye que la construccion de rutas de navegación considerando las características del terreno y la evasión de obstaculos, fijos o móviles, haciendo los ajustes de velocidad adecuados para evitar derrapes o colisiones, hace segura y eficiente la navegación del robot en terrenos exteriores de tierra, pasto y pavimento.

Abstract

We begin with the state of art, describing how to make mobile robots navigation and obstacle avoidance, in particular wheeled robots focusing on the type of wheel, kinematics and odometry. The objective of the thesis is concerned the creation of routes and avoidance of obstacles, immobile and simple cases of moving obstacles, both on terrain of compacted soil, grass and pavement; in particular by making speed adjusting according to characteristics of each terrain. We deploy algorithms to construction of the map with the terrain's information to build navigation routes. For the avoidance of an obstacle, the robot detects the obstacle by ultrasonic sensors and recalculates the route navigation, both for immobile obstacles and dome moving. For moving obstacles evades, the robot calculates if can advance the obstacle or should waiting it pass, depending on whether or not obstacle is detected by the sensors. Robot also makes speed updating for robot navigation by regarding the terrain features and it combines with immobile obstacle avoidance. We tested mobile and immobile obstacle avoidance, some with immobile obstacles such that the robot makes speed updating. The results of the experiments show that the error rates depend on the number of obstacles to avoid and the diculty of the terrain to navigate, being the route's length less relevant. The terrain features are regarded to determine the robot's speed hence use the highest possible for navigation at the time it minimizing the risk of skidding, and as a consequence decrease the margin of error to the goal, it measured by using odometry; in addition the time spent from initial to goal position is measured to establish the benets from speed updating. We conclude on the advantages to use the construction of navigation routes considering the terrain features and the immobile or mobile obstacle avoidance, by making appropriate speed updates to avoid skidding or collisions hence making safe and ecient navigation of robot over terrains of respectively, compact soil, grass and pavement.