Semana de la Electrónica Facultad de Ciencias de la Electrónica BUAP Dr. Daniel Mocencahua Mora...
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Semana de la Electrónica
Facultad de Ciencias de la Electrónica BUAP
Dr. Daniel Mocencahua Mora
Alfonso M. Cuesta Hernández
Métodos de planificación de trayectorias para robots móviles.
Una revisión básica
Introducción
Facultad de Ciencias de la Electrónica. BUAP Alfonso M. Cuesta Hernández Dr. Daniel Mocencahua Mora
Motivación
Facultad de Ciencias de la Electrónica. BUAP Alfonso M. Cuesta Hernández Dr. Daniel Mocencahua Mora
Control: toma puntos de consigna y hace que el sistema los siga minimizando el error.
¿Cómo generar estos puntos de consigna, tomando en cuenta?...
Restricciones del medio
Restricciones cinemáticas y
dinámicas del robot
Gasto de tiempo (¿tiempo real?)
Definiciones básicas
• Espacio de trabajo Espacio de representación del entorno físico en donde se desenvuelve el robot.
Espacio de trabajo y Espacio de configuraciones
Ejemplo: Robot de tres grados de libertad =
,0 dondeYX
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• Espacio de configuraciones Espacio donde cada posición y orientación del robot es representada de acuerdo a los parámetros de configuración del mismo.
Definiciones básicasProblema básico de la planificación de trayectorias
Sea A la representación de un robot que se mueve en un espacio euclidiano bi o tridimensional W. Sea B una colección de objetos rígidos llamados obstáculos, distribuidos en W y fijos para A.
Dada una configuración inicial, qi, y una posición final, qf, el problema de la planificación de trayectorias consiste en determinar si existe una secuencia continua de configuraciones que comienza en qi y que termina en qf, que evita colisionar con cualquier obstáculo; y en tal caso describir dicha secuencia
W
A
B
S
G
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Contenido
1. Motivación.2. Definiciones básicas.3. Revisión de los métodos de planificación de
trayectorias.i. Mapas de camino.ii. Campos de potencial.iii. Descomposición por celdas.
4. Una aplicación de los métodos.5. Conclusiones.
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Mapas de camino
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Capturar la conectividad del espacio de trabajo del robot en una red de curvas.
Con el mapa generado, la planificación se reduce a la concatenación de segmentos en el
mapa, entre una configuración inicial y una final
Grafo de visibilidad
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•Uno de los primeros métodos de planificación.
•Aplica a espacios de trabajo con obstáculos poligonales.
•El grafo de visibilidad es un grafo no dirigido cuyos nodos son las configuraciones inicial y final, así como los vértices de los polígonos
Mapas de Voronoi
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•Consiste en encontrar una función de Clibre en un subconjunto unidimensional de sí mismo, tal que la restricción de esta función a este subconjunto resulta en su mapa de identidad.
•El diagrama de Voronoi es un conjunto de todas las configuraciones cuya distancia mínima con los obstáculos se obtiene con al menos dos puntos en el borde de alguno de ellos.
•Se tiende a maximizar el espacio entre la trayectoria y los obstáculos
Campos de potencial
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•Los obstáculos y las configuraciones final e inicial forman un campo de potencial.
•El robot se comporta como una partícula moviéndose en este campo.
•Los obstáculos tienen el mismo “potencial” que el robot y éste es repelido cuando se acerca demasiado.
•La configuración final tiene un “potencial” contrario y el robot es atraído hacia ella.
Descomposición por celdas
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•Descomponer el espacio libre en una colección de subregiones poligonales que no se traslapan llamadas celdas.
•A partir de la colección de celdas se extrae su relación de adyacencia, reflejada en el grafo de conectividad.
•Del grafo de conectividad se buscan trayectorias bajo criterios dados como una secuencia de celdas.
Una aplicación de los métodos
Espacio de trabajo
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Estimación de la envoltura convexa
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Ensanchamiento de los obstáculos (10 pixeles)
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Descomposición exacta en celdas verticales
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Grafo de conectividad
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Generación de trayectorias
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Trayectorias
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Conclusiones
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Información de contacto.
Dr. Daniel Mocencahua Mora.
Edificio 181, cubículo 221, CU
e-mail: [email protected]
Alfonso Cuesta Hernández.
e-mail: [email protected]