Planificación de Trayectorias para Robots Móviles

Tesis Doctoral presentada el día 5 de julio de 1.995 en el Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática. Dirigida por el Dr. D. Anibal Ollero Baturone, Catedrático de Universidad del área de Ingeniería de Sistemas y Automática.

I.S.B.N.: 84-8498-970-4. Depósito Legal: MA- 1400-97

Indice:

Resumen.

Contribuciones.

Contenido de la tesis (ficheros en formato PDF).

 

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Resumen.

Resolución del problema de la planificación de trayectorias en dos dimensiones para la navegación de robots móviles en superficies planas. La tarea se define mediante un mapa del entorno compuesto por obstáculos poliédricos y un conjunto de objetivos, definidos como puntos sobre el mencionado plano, que se desean alcanzar. El planificador construye una trayectoria con buenas propiedades para ser utilizada por el seguidor y que minimiza el esfuerzo de control sobre el vehículo. Dos fases :

Planificación espacial: Camino libre de obstáculos, admisible desde el punto de vista cinemático.
 
Planificación temporal: Perfil de velocidades aceptable desde el punto de vista cinemático y dinámico.

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Contribuciones.

Todos los resultados teóricos obtenidos han sido implantados sobre el robot autónomo móvil de la Universidad de Málaga RAM-1 .

Método de generación de caminos: Generador de caminos basado en curvas Beta-Spline que garantiza las buenas propiedades del camino para minimizar los errores de navegación y capaz de ejecutarse en tiempo real.
 
Método de planificación de velocidades: Informa al seguidor de caminos la referencia de velocidad utilizada para la navegación. El procedimiento desarrollado construye una curva que garantiza la variación suave de la referencia de la velocidad, así como la continuidad de la aceleración. Además permite la imposición de ligaduras debidas a las características cinemáticas y dinámicas del vehículo.

Método integrado de planificación y generación: Asegurar que la ruta construida por el primero posea las características adecuadas, con objeto de especificar sobre ella un camino admisible, definido por el segundo de los procedimientos.

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Contenido de la tesis.

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Indice. indice.pdf (20 Kbytes)
Introducción. Hacia el robot móvil autónomo. Contribuciones de la tesis. Marco de realización. Estructura de la tesis. cap1.dpf (20 Kbytes)
Navegación en Robots Móviles. Introducción. Concepto de misión, navegación y operación. Esquemas de navegación en robots móviles. Planificación de la ruta. Generación de caminos. Planificación en el tiempo: Concepto de trayectoria. Conclusiones. cap2.pdf (137 Kbytes)
Planificación de Caminos Mediante Grafos de Visibilidad. Introducción. Construcción de la función ruta mediante grafos de visibilidad. Planificación basada en subgrafos de visibilidad. Eliminación de la restricción de robot puntual. Consideraciones sobre el modelado circular de robots móviles. Conclusiones. cap3.pdf (59 Kbytes)
Generación de Caminos Locales: Sorteo de Obstáculos. Introducción. Definición formal del problema. Curvas Beta-Spline para la construcción del camino. Descripción del método. Generación del camino. Conclusiones. cap4.pdf (156 Kbytes)
Generación de Caminos Globales Mediante Curvas Beta-Splines. Introducción. Ajuste de las propiedades de las curvas Beta-Spline. Camino de referencias continuo en posición y orientación. Camino continuo en posición, orientación y curvatura. Integración del método de generación de caminos con la planificación basada en grafos de visibilidad. Conclusiones. cap5.pdf (176 Kbytes)
Planificación de Velocidades. Introducción. Planificación en el plano de fase espacio-velocidad. La curva espacio-temporal. Restricciones de la velocidad. Restricciones de orden uno con ligaduras de velocidad y aceleración. Algoritmo de planificación de velocidades. Conclusiones. cap6.pdf (195 Kbytes)
Conclusiones y Desarrollos Futuros. Conclusiones. Desarrollos futuros. cap7.pdf (20 Kbytes)
Apéncice A. El Robot autónomo móvil RAM-1. Introducción. Modelo cinemático. Modelo de incertidumbre. Limitaciones de velocidad. Sistema de navegación. ap_a.pdf (78 Kbytes)
Apéncice B. Geometría Diferencial y curvas Beta-Splines. Introducción. Representación paramétrica de una curva. Conceptos básicos de la geometría diferencial. Metodos para discretización de curvas paramétricas. Las curvas Beta-Splines. ap_b.pdf (39 Kbytes)
Referencias. ref.pdf (20 Kbytes)

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Página creada el 18 de Diciembre de 1.997.