Generación de trayectorias en tiempo real a partir de diagramas de Voronoi

Abstract

Este trabajo aborda el problema de planificación local de trayectorias en entornos desconocidos. Para ello se utilizan diagramas de Voronoi para modelar el entorno percibido mediante un grafo permitiendo determinar las zonas más alejadas de los obstáculos detectados. Una vez generado el grafo, se hace uso del algoritmo Dijsktra para la búsqueda del camino más adecuado al destino, ya que es un algoritmo de gran sencillez para grafos con una cantidad de puntos reducida. El desarrollo del proyecto está dividido en dos partes bien diferenciadas; la primera de estas consiste en la obtención de trayectorias para entornos conocidos utilizando la herramienta informática Matlab. En la segunda se hace uso de lo aprendido en la primera parte para realizar un sistema de evitación de obstáculos utilizando el Sistema Operativo Robótico (en inglés Robot Operating System, ROS) que es un framework para el desarrollo de software para robots que provee la funcionalidad de un sistema operativo. En este framework se ha utilizado el robot Turtlebot con una cámara Kinect a bordo en el entorno de simulación Gazebo. También se ha utilizado el Robotic System toolbox de Matlab para el conexionado con ROS en tiempo real.

This project addresses the problem of trajectories planning using a local path planning method for unknown environments. Voronoi diagrams are used as the main algorithm to generate a visibility graph. These diagrams permit determinate the zone in which the distance from a set of points is maximum. Then, the Dijsktra´s algorithm is used for the research of the shortest path from the origin to the goal because of its simplicity and good results for graph of a reduced quantity of points. The development of the project is divided in two well differentiable parts; the first one consists on the computation of trajectories for known environments using the informatics tool Matlab. The second parts is based on the first one results by implementing an obstacles avoiding system in a reactive way using ROS (Robot Operating System), and Robotic Systems toolbox from Matlab in order to connect both programmes in real time. Simulations have been performed with a Turtleboot robot and a Kinect camera on board, tackling all the cases in the simulation environment tool Gazebo.