Técnicas de navegación para un robot móvil utilizando sistemas

225 Pages·2012·18.94 MB·Spanish

TÉCNICAS DE NAVEGACIÓN PARA UN ROBOT MÓVIL
UTILIZANDO SISTEMAS DE RAZONAMIENTO ESPACIAL
carlos fernández caramés
YR
θk
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XR
Tesis Doctoral
Departamento de Informática y Automática
Facultad de Ciencias
Septiembre 2012
Carlos Fernández Caramés: Técnicas de navegación para un robot móvil
utilizandosistemasderazonamientoespacial,TesisDoctoral,©Septiembre
2012
directores:
VidalMorenoRodilla
BelénCurtoDiego
lugar:
Salamanca
fecha:
Septiembre2012
"Unpadrevaleporcienmaestros."—GeorgeHerbert
Amispadres.

RESUMEN
A la hora de integrar a los robots móviles autónomos en nuestra so-
ciedad, el desafío es conseguir que estén presentes de forma natural
enelinteriordelosedificios,conelfindequepuedanrealizartareas
comoguiarvisitantes,repartirmedicinasenhospitales,monitorizarla
seguridaddeunedificio,asistiradiscapacitadosoinclusoactividades
demayorcomplejidad.Estetipodeactividadesseencuadrannosólo
dentrodelarobóticaautónomasinotambiénenelcampodelainteli-
genciaambiental,cuyofinúltimoeseldesarrollodesistemasinteligentes
integradosdemaneratransparenteenelentornoyconlacapacidadde
asistiralserhumano.Además,losrobotsdeserviciossuelenserobjeto
deinterésparagrandescorporacioneseinstitucionesgubernamentales,
quehoyendíadisponendesistemasdegestióndeinmuebles(facility
management) donde almacenan todos los datos relacionados con sus
instalaciones. Por tanto, sería una necesidad integrar a los robots en
estossistemas,dadoquecadavezmáslosrobotsseestánconvirtiendo
enunelementoclavecomorecurso.
Asípues,tantoenunsistemadeinteligenciaambientalcomoenun
sistema de gestión de inmuebles, un robot debe estar localizable en
todo momento. De este modo puede estar disponible en caso de ser
necesario,aligualquecualquierotrorecursodeunedificio(medicinas,
extintores,empleados).Estoimplicaqueunrobotpuedeserunrecurso
activo y disponible en cualquiera de estos dos sistemas siempre y
cuando tenga la capacidad de mantenerse localizado en su entorno.
Además,lanecesidaddelocalizaciónconvierteaunrobotnosóloenun
recursosinotambiénusuariodelainformaciónespacialalmacenadaen
elsistema,yaqueparaestimarlaposiciónesimprescindibledisponer
deunmapadondeubicarse.
Unadelasprincipalescarenciasdelossistemasdegestióndeinmue-
blestradicionalesesquetienenunacapacidadmuylimitadadeanálisis
espacial.Conobjetodeafrontarestanecesidad,recientementesehan
comenzadoaincorporarlosSistemasdeInformaciónGeográfica(SIG)
enlagestióndeinmuebles,yaqueposeenunacapacidaddeanálisis
espacialmuyavanzada.Son,porejemplo,capacesdemanejaralmismo
tiempolosdatosespacialesdeunedificioyrelacionarlosconsusitua-
ción dentro de un campus, una ciudad, una nación o incluso a nivel
mundial.Otroaspectoaúnmásimportanteesquepuedenmanejary
almacenarinformaciónsimbólica(puertas,mesas,oventanas),loque
los convierte en una herramienta muy útil para poder dotar a los ro-
botsdeunamayorconcienciaespacial,ygeneraunadelasprincipales
necesidadesdeestatesis:laextraccióndeinformaciónsimbólicaysu
localizaciónrelativaapartirdelainformaciónsensorial.
v

PUBLICACIONES
artículos en revistas
Fernández-Caramés, C.; Moreno, V.; Curto, B. y Vicente, J. A.
“Clusteringandlinedetectioninlaserrangemeasurements”. Robotics
andAutonomousSystems58,5(2010),720–726.
Curto, B.; Moreno, V.; Fernández-Caramés, C.; Chehayeb, A. y
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controlofaplc-basedflexiblemanufacturingsystems”. TheInternational
JournalofAdvancedManufacturingTechnology48,5-8(2010),663–669.
congresos internacionales
Fernández-Caramés, C.; Moreno, V.; Curto, B. y Blanco Ro-
dríguez, F. J. “Extracción de características en un agente cartógrafo
mediante un escáner láser 2d”. En: Proceedingsofthe6thInternational
WorkshoponPracticalApplicationsofAgentsandMultiagentSystems(Sala-
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Eds.,UniversidaddeSalamanca,pp.139–148.
Fernández-Caramés,C.;Moreno,V.;Curto,B.yBlancoRodrí-
guez,F.J. “Clusteringandlinedetectioninlaserrangemeasurements”.
En: Proceedings of the 3rd International Workshop on Intelligent Robotics
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Eds.,pp.13–24.
Fernández-Caramés, C.; Moreno, V.; Curto, B. y Vicente, J. A.
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Curto, B.; Moreno, V.; Fernández-Caramés, C.; Alves Santos,
R. y Chehayeb, A. “Applying a software framework for supervisory
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VolumeRoboticsandAutomation(Julio2009),J.Filipe,J.Andrade-Cetto,
andJ.-L.Ferrier,Eds.,INSTICCPress,pp.263–267.
congresos nacionales
Fernández-Caramés,C.;Moreno,V.;Curto,B.;Rodríguez,A.y
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vii
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y Chehayeb, A. “Diseño e implementación de un sistema de control
supervisorbasacoenplcs”. En:XXXJornadasdeAutomática(Sept.2009).
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de segmentos para diversas configuraciones cinemáticas”. En: XXXI
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Rodríguez,A.;Curto,B.;Moreno,V.;Serrano,F.J.yFernández-
Caramés, C. “Tarea de limpieza coordinada mediante un equipo
heterogéneoderobots”. En:XXXIJornadasdeAutomática(Sept.2010).
Rodríguez-Aragón,J.;Curto,B.;Moreno,V.;Fernández-Caramés,
C.ySerrano,F.J. “Técnicasdevisiónartificialparaestimarelestado
deunrobot”. En:XXXIJornadasdeAutomática(Sept.2010).
artículos en revistas pendientes de aceptación
Fernández-Caramés,C.;Rodríguez-Aragón,J.;Moreno,V.;Cur-
to,B.ySerrano,F.J. “Arobustandreal-timedoordetectionsystem
for robotic applications in urban buildings”. Enviado a: Robotics and
AutonomousSystems(Elsevier) (2012).
Serrano, F.J.; Curto, B.; Moreno, V.; Rodríguez-Aragón, J. y
Fernández-Caramés, C. “Creating a powerful multirobot softwa-
re control architecture: the complete integration of MissionLab and
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Fernández-Caramés, C.; Serrano, F. J.; Moreno, V.; Curto, B.;
Rodríguez-Aragón, J. y “A real-time indoor localization approach
based on spatial reasoning systems”. Enviado a: Autonomous Robots
(Springer)(2012).
viii
AGRADECIMIENTOS
Enprimerlugar,megustaríaagradecerleamispadressuapoyoincon-
dicionalenlosbuenosymalosmomentos;sinsuayudajamáshubiera
llegadohastaaquí.
Tambiénquieroexpresarmiagradecimientoamisdirectores,Vidal
Moreno y Belén Curto, por su ayuda y consejos en la realización de
esta tesis doctoral, y especialmente por ofrecerme la posibilidad de
comenzaratrabajarenelcampodelarobóticaautónoma.
Nopuedoolvidardarlelasgraciasalaspersonasquehanrealizado
importantesaportacionesaestatesis,enespecialaJesúsF.Rodríguez,
por su imprescindible ayuda tanto en el desarrollo de los algoritmos
deextraccióndecaracterísticascomoenlaobtencióndelosresultados
experimentales;aF.JavierSerrano,porlainestimableayudaquemeha
prestadoalahoraderealizarlaspruebasexperimentalesconMorlaco;a
MaríaJoséPoloyCarlosIglesiasBlázquezporsuayudaenlorelativoal
manejodelasbasesdedatosespaciales;ytambiénaJ.AndrésVicente
yJavierBlancoporecharmesiempreunamanoconMorlaco.
Tampoco puedo olvidar a mis compañeros de despacho: Rodrigo,
Juan Carlos y Susana, así como otros compañeros y amigos que he
tenidoalolargodetodoestetiempoenellaboratorioderobótica,ycon
losquehepasadomuybuenosmomentos:RaúlÁlves,JuanBueno,Teny,
Manu, Alber, los gemelos (David y Pablo), Rubén y Aníbal. Gracias
también a Rubén, Josué y Laura por los buenos ratos y las risas que
hemoscompartidoenloscalurososmesesdeverano.
Finalmente,tambiéndeseoagradecerleaNoeliasuapoyo,compañía
y amistad durante muchos años y en algunos de los momentos más
difíciles de mi vida, al igual que a otros amigos como Pedro, Pablo,
Gonzalo y David, por tener siempre un momento para escuchar mis
problemas.Ycómono,aVicenporsuamistadysuspreciosdeamigo.
agradecimientos institucionales
Esta tesis doctoral ha financiada por la Consejería de Educación de
la Junta de Castilla y León y por el Fondo Social Europeo, al am-
paro de una Beca de Formación de Personal Investigador (ORDEN
EDU/1453/2005de28deoctubre).
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