Detección de señales y planificación de trayectorias en un robot móvil

Abstract

El proyecto ha sido realizado con el Rosbot 2.0, robot móvil desarrollado por la empresa Husarion que funciona a través de la programación mediante ROS (Robot Operating System). El dispositivo fue escogido debido a que el departamento cuenta con varios ejemplares recién adquiridos y considero una gran oportunidad el poder familiarizarme mejor con el mundo de la robótica en particular y la programación en general. El objetivo de este robot es educacional, cuenta con múltiples opciones de desarrollo, tiene motores independientes en cada una de las ruedas, un sensor LIDAR, una cámara RGBD además de varios sensores de infrarrojos. Todo ello se incluye para ofrecer la posibilidad de tener una primera toma de contacto con elementos que se usan de manera real en el mundo de la robótica actual. Además, el desarrollo del proyecto es interesante por el creciente uso de robots móviles en la industria actual. El hecho de poder planificar su trayectoria a distancia, mapear entornos de gran superficie, y obtener tanto imagen como video en tiempo real, nos abre un amplio margen de posibilidades. Gracias a todo este interés cada vez es más frecuente la investigación en estos temas y el desarrollo de los mismos. En mi trabajo me he centrado en el uso de la cámara RGBD junto con el sensor LIDAR. La idea principal es la implementación de un sistema detección de señales de tráfico que reaccione ante las mismas. Unido al desarrollo e implementación del mapeado de entornos mediante el LIDAR. Para posteriormente planificar trayectorias específicas en los mismos. Para ello se realizará una presentación del entorno de trabajo, así como una descripción del robot. Seguidamente se presentará la estructura de funcionamiento de ROS. A continuación, se desarrollarán los algoritmos encargados de la detección de señales fundamentada en el nodo “Find_Object”. Para seguir, explicaremos cómo es posible la realización del mapeado de entornos basado en el nodo “Gmapping”. Antes de acabar, será necesario presentar el funcionamiento de la planificación de trayectorias que trabaja a través del nodo “move_base”. Este se encarga de dirigir comandos a la base con el fin de diseñar su trayectoria. El proyecto se fundamentará en la puesta en marcha de todos estos nodos dentro de sus algoritmos particulares, para posteriormente ser capaces de hacer que funcionen todos en consonancia con el fin de alcanzar el objetivo. Con esto se llevará a cabo una familiarización con el entorno de trabajo de ROS. Así como un aprendizaje en el funcionamiento del robot tanto interna como externamente. Para finalizar, se mostrarán los resultados obtenidos con todas estas herramientas para demostrar el correcto funcionamiento de nuestros algoritmos. Seguidamente se ofrecerá una visión general del proyecto mediante las conclusiones a las que he llegado después de realizarlo. Como elementos extra se añadirán dos anexos, un manual de usuario y una librería con todos los códigos empleados explicados línea a línea.

The project has been realized with the RosBot 2.0, a mobile robot developed by Husarion, it works by the programing with ROS (Robot Operating System). The device was chosen because the department bought some of these ones recently. I think is a great opportunity to understand the world of robotic and continue learning about programing. The main target of the robot is the education, it has so many options for developing, it has engines in every wheel, a LIDAR sensor, an RGBD camera, and some infrared sensors. All these options are included to have the opportunity of working for the first time with devices used in the actual robotic. In addition, the development of the project is interesting due to the increasing use of mobile robots in today’s industry. The fact of being able to plan it trajectory in the distance, mapping big area environments and obtain image and video in real time, offer us a big range of possibilities. Due to all this interest research on these topics their development is becoming more frequent. On my work I have used overall the RGBD camera and the LIDAR sensor. The main target is to create a program able to detect traffic signals and to react at this moment to the detection, joined to the mapping of certain environments and the path planning to reach a destination. First of all, I will present the work environment, as well as a description of the robot. After this, the ROS operating structure Will be presented, also the algorithms responsable of the signal’s detection base don the node “Find_Object”. To continue, I will explain how it’s posible to carry out the environment’s mapping base don the “gmapping” node. Before finishing, it will be necessary to present the operation of the trajectory planning that Works trough the “move_base” node. This one send commands to the base in order to design their trajectory. The project will be based on the start-up of all these nodes within their algorithms, to later be able to make them all work in accordance with the purpose of achieving the objective. With this, a familiarization with the ROS work environment will be carried out. As well as learning in the operation with the robot both internally and externally. Finally, the results obtained with all these tools will be shown to demonstrate the correct operation of our algorithms. Next, an overview of the project will be offered through the conclusions I have reached after carrying it out. As extra elements, two annexes will be added, a user manual and a library with all the codes used explained line by line.