Desarrollo de un sistema de coverage navigation para un robot móvil no holonómico

Abstract

En el área de la robótica móvil, el concepto de coverage navigation se refiere a la tarea de cubrir un área o volumen. Esta tarea es un requerimiento esencial en múltiples aplicaciones, como por ejemplo desminado de un área, arado de un campo e incluso tareas cotidianas como la limpieza de un espacio. En esta memoria, se diseñó e implementó un sistema de navegación autónoma de cobertura para bases móviles con restricciones holonómicas, esto es, bases móviles que tienen restricciones de velocidad y por ende no pueden ejecutar ciertos movimientos. Para abordar el problema se separó la tarea en dos partes: el cálculo de rutas de cobertura mediante el uso de algoritmos de coverage path planning y el problema de navegación clásica. Este último problema consiste en resolver la tarea de navegación autónoma que busca que un robot pueda desplazarse por sí mismo de un punto a otro.

El enfoque de la solución consiste en el desarrollo de un árbol de comportamiento que permita el cálculo y ejecución de rutas que permitan cubrir el área de interés. La ruta es obtenida a través de un algoritmo de coverage path planning y la ejecución del plan de navegación se realiza mediante un stack de navegación. Es importante mencionar que el sistema requiere de una representación métrica a priori del espacio a cubrir, dígase, un mapa. Dado esto, ante cambios en el espacio el sistema podría no cubrir efectivamente el área, por lo cual el árbol debe incorporar mecanismos que permitan al sistema adaptarse para cumplir la tarea de cobertura de manera robusta.

El sistema desarrollado fue evaluado en simulación y desplegado en el mundo real, obteniéndose resultados positivos. El sistema desarrollado demuestra una capacidad efectiva para cubrir distintos ambientes, siendo robusto a imprevistos como obstáculos no identificados en el mapa del ambiente, pudiendo evadirlos y generar replanificaciones que permitan dar cobertura a las áreas que no se pudieron cubrir debido a estos.