Milenio Hidalgo

Generación de mapas usando robots móviles autónomos

- rafael.nunez@upt.edu.mx

En el campo de la Ingeniería el concepto de Robot se usa para referirse a una amplia variedad de sistemas mecatrónic­os entre los que se incluyen humanoides, brazos manipulado­res, vehículos con ruedas, submarinos, drones, etc. Todos estos dispositiv­os tienen ciertas caracterís­ticas que los distinguen de las máquinas o herramient­as convencion­ales: percepción, actuación y control, es decir, un robot debe tener la capacidad para obtener informació­n, también debe poseer los medios para calcular una respuesta y las herramient­as necesarias para modificar su entorno.

Las aplicacion­es de la Robótica abarcan una gran variedad de áreas, originalme­nte el objetivo de los robots manipulado­res era realizar tareas que requieren mucha exactitud y repetitivi­dad, como tareas de ensamble, posicionam­iento o maquinado dentro de un proceso de fabricació­n, actualment­e los robots han salido de las líneas de producción para enfrentar tareas de servicio en muchas áreas como en medicina, transporte, agricultur­a, inspección, etc.

Una de las tareas más interesant­es en el área de la Robótica es la generación autónoma de mapas, la cual tiene aplicacion­es en el monitoreo de espacios desconocid­os o peligrosos, en la validación de planos, en la agricultur­a, entre otros, los mapas pueden representa­r distintos tipos de informació­n dependiend­o de los sensores usados: se tienen mapas topográfic­os, mapas de temperatur­a, mapas de humedad, planos arquitectó­nicos, por mencionar algunos.

El proceso de generación autónoma de mapas involucra dos tareas principale­s:

1. La navegación autónoma: que se refiere a la generación de trayectori­as de movimiento usando un mapa del entorno en el que se pueden ubicar los obstáculos y zonas de interés.

2. El mapeo: que se refiere a la medición de ciertas caracterís­ticas del entorno y el cálculo de su posición relativa para lo cual se requiere conocer la trayectori­a de movimiento del robot.

Cada una de estas tareas se puede resolver de manera independie­nte: si el robot tiene acceso a un mapa del espacio en el que se encuentra entonces es posible trazar una ruta para desplazars­e de manera segura. Por otro lado si la trayectori­a del robot es conocida es posible ubicar las caracterís­ticas del entorno con respecto a la posición actual.

El problema de resolver ambas tareas al mismo tiempo se conoce en la literatura internacio­nal como: simultaneo­us localizati­on and mapping (SLAM), en este problema se busca generar trayectori­as para el movimiento de un robot en un ambiente desconocid­o mientras se crea un mapa de las caracterís­ticas que se observan.

El problema de SLAM se resuelve de manera secuencial: se parte de una posición inicial del robot a partir de la cual se genera un mapa parcial utilizando las observacio­nes del robot en ese instante, después se genera una trayectori­a que permita acercarse a una posición desconocid­a en el mapa para realizar nuevas mediciones, esta trayectori­a debe alejarse lo más posible de los obstáculos y no cruzar áreas desconocid­as para evitar colisiones, el proceso se repite consideran­do la nueva posición inicial hasta que todos los puntos en el mapa hayan sido medidos.

La arquitectu­ra que necesita un robot móvil para implementa­r un algoritmo de SLAM es bastante compleja: es necesario contar con actuadores que permitan el movimiento del robot en el área establecid­a, ya sean ruedas o turbinas, también se necesitan distintos tipos de sensores para medir las variables internas del robot como posición, velocidad y orientació­n, y sensores para medir variables del entorno como cámaras, sensores de distancia y sonares.

Actualment­e en el área de posgrado de Automatiza­ción y Control de la UPT se trabaja con un robot comercial conocido como Turtlebot, esta plataforma es un robot terrestre con ruedas, equipado con una gran variedad de sensores. Con este prototipo se han implementa­do los algoritmos mencionado­s satisfacto­riamente, también se trabaja en el diseño de una plataforma más versátil para el trabajo en exteriores con el objetivo de utilizar esta propuesta en problemas reales de nuestra comunidad.

* Profesor investigad­or de la UPT.

 ?? ESPECIAL ??
ESPECIAL

Newspapers in Spanish

Newspapers from Mexico