Control de un robot móvil en entornos domésticos

Abstract

El problema de planificación de trayectorias de cobertura completa es de gran importancia dentro de la robótica móvil debido a que es parte fundamental en aplicaciones domésticas e industriales como: aspiradores, barredores, estregadores de piso, limpiadores de fachadas, limpiadores de piscinas, vigilancia, exploración de minas, entre otros. En estas tareas se hace necesario recorrer todo el espacio libre sin colisionar. En la literatura se proponen diferentes técnicas alternativas para la solución del problema, todas ellas obteniendo resultados muy similares. Es por esto que en este documento se usa un método ya reportado y conocido como "ida y vuelta"(de sus siglas en inglés Back-and-Forth), con la salvedad que este se módica para generar una trayectoria suave y así tener una mejor respuesta del controlador implementado. El algoritmo de planificación consiste en hacer un movimiento en zigzag, avanzando la mayor distancia posible y cubriendo todo el espacio libre. El resultado del proceso de planificación es usada como trayectoria de referencia para un robot móvil de guiado diferencial que realiza una tarea de aseo en el área de trabajo. Los algoritmos de control empleados en la literatura son numerosos, partiendo de técnicas con modelos lineales, no lineales, difusas, algoritmos de control genéticos y redes neuronales. En este caso se optó por una técnica no lineal y discontinua por realimentación de entrada-salida del vector de estados y se aplicó al modelo cinemático para el seguimiento de trayectorias. En el trabajo de investigación se estudió el comportamiento de un robot móvil de guiado diferencial sobre el plano XY, el cual muestra las simulaciones del modelo cinemático del móvil, el control para el seguimiento de trayectorias y el algoritmo de planificación de cobertura completa con su respectivo seguimiento

Abstract : The path planning problem of full coverage is very important in mobile robotics, because these are fundamental in domestic and industrial vacuum cleaners, sweepers, floor cleaners, building structure cleaners, pool cleaners, surveillance, mining exploration, among others. In these tasks is necessary to travel all the free space without colliding. The literature suggests various Alternative techniques to solve the problem, all results obtained so like. That is why this paper uses a method already reported and known as "back and forth", except that this is modified to generate a smooth trajectory so that, you can have a better driver response implemented. The algorithm consists of an zigzag, progressing as far away possible and covering the entire space. This task is scheduled to be performed on a guide mobile robot that performs a task difference toiletries in a workspace. The control algorithms used in the literature are numerous techniques starting linear, nonlinear, fuzzy, genetic control algorithms and neural networks. In this if we chose a nonlinear technique and discontinuous feedback input - output and the state vector applied to the kinematic model to track paths. In the research work we studied the behavior of a mobile robot guidance differential on the XY plane, which shows the kinematic model simulations the cell, the control for trajectory tracking and scheduling algorithm full coverage with its own tracking