Generación automática de trayectorias libres de colisiones para múltiples robots manipuladores

Abstract

En esta tesis se estudia el problema de la planificación del movimiento para múltiples robots manipuladores que operan en un mismo entorno de trabajo estructurado con obstáculos fijos. El objetivo es especificar caminos y trayectorias para cada uno de los robots, de forma que no se produzcan colisiones entre los robots ni con los obstáculos fijos del entorno. La planifi cación se realiza utilizando técnicas desacopladas, es decir, se planifican los caminos de cada robot independientemente de los demás para, posteriormente, utilizando el diagrama de coordinación donde se reflejan las colisiones entre los robots, obtener trayectorias libres de colisiones. La metodología propuesta permite generar, de forma automática, programas escritos en lenguajes de programación para robots industriales, donde se encuentran implementados tanto los caminos como las sincronizaciones necesarias para evitar colisiones entre los robots. En primer lugar, se realiza una revisión de los distintos métodos propuestos en la literatura para resolver el problema de la planificación del movimiento para robots manipuladores. A continuación, se presenta la problemática asociada a los métodos de planificación desacoplada, proponiéndose un método para la obtención del diagrama de coordinación. Se estudia, además, el problema de los diagramas de coordinación sin solución, proponiéndose modificaciones locales de los caminos mediante técnicas heurísticas para solventar este problema. Para la generación automática de programas se introduce el concepto de punto de sincronización, de forma que el problema a resolver es la obtención de una secuencia de puntos de sincronización que, evitando las colisiones entre los robots, minimice el tiempo de ejecución del movimiento coordinado. Este problema de optimización se resuelve de dos formas: mediante técnicas de búsqueda en grafos del tipo a* y mediante algoritmos evolutivos. Estos métodos se prueban tanto en simulación como en experiencias realizadas con robots SCORBOT V.