Desarrollo de algoritmos de planificación de caminos en 3D para Blender y V-REP

Abstract

La planificación de caminos es una herramienta muy frecuentemente empleada en el ámbito de la ingeniería y la robótica. Permite encontrar el camino más corto entre dos localizaciones dentro de un escenario, evitando los obstáculos entre el punto de origen y el punto de destino. De esta forma un móvil, robot o cualquiera que sea nuestro sujeto es capaz de determinar un camino óptimo que esquive estos obstáculos planeando así una ruta de forma autónoma. Este trabajo de fin de grado presenta una visión general de la creación de rutas óptimas en diversos entornos, ya sean reales o virtuales. Para ello analizaremos una serie de algoritmos de búsqueda que se irán desarrollando a lo largo de la memoria. Estos algoritmos tendrán que leer un mapa o entorno de trabajo, en el que se presentarán todos los obstáculos a evitar entre el punto de origen y el destino. Cada uno de estos algoritmos será explicado en detalle para entender su lógica y modo de funcionamiento. Los algoritmos empleados serán tres: Dijkstra, A estrella (A*) y RRT (Rapidly Exploring Random Trees). Cada uno de ellos tendrá sus peculiaridades, por lo que analizaremos los pros y los contras de usar uno y otro algoritmo según la situación y el contexto en el que nos encontremos. El trabajo además consiste en la implementación de estos algoritmos en dos entornos de desarrollo 3D. Los elegidos han sido Blender y V-REP, ambos de código abierto y que presentan una gran cantidad de posibilidades de simulación. Una vez explicados los algoritmos para el planeamiento de rutas, nos centraremos en cómo programarlos en cada caso, analizando las peculiaridades de cada uno y las posibilidades que nos ofrecen sus respectivos lenguajes de programación. Por último, se mostrarán los resultados obtenidos después de todo el desarrollo previo, analizando las animaciones creadas tanto en 2D como en 3D. Para ello se emplearán las herramientas de animación facilitadas por ambos programas. Además, se utilizarán otras herramientas externas tales como el Pygame, la cual nos ayudará a entender y seguir el desarrollo de los algoritmos de búsqueda en 2D.