Navegación robótica

Navegación robótica mediante información visual y sensoriomotora (2013)

La localización robótica se refiere a la capacidad del robot para determinar su posición y orientación dentro del sistema de referencia . La planificación de trayectorias es, en esencia, una extensión de la localización, ya que requiere la determinación de la posición actual del robot y la de un destino, ambas dentro del mismo sistema de referencia o coordenadas. La creación de mapas puede adoptar la forma de un mapa métrico o cualquier notación que describa ubicaciones en el sistema de referencia del robot.

Para cualquier dispositivo móvil, la capacidad de navegar en su entorno es fundamental. Evitar situaciones peligrosas como colisiones y condiciones adversas ( temperatura , radiación, exposición a la intemperie, etc.) es primordial, pero si el robot tiene un propósito relacionado con lugares específicos en su entorno, debe encontrarlos. Este artículo ofrece una visión general de la navegación robótica e intenta identificar los componentes básicos de un sistema de navegación , los tipos de sistemas de navegación y un análisis detallado de sus componentes estructurales.

La navegación robótica se refiere a la capacidad del robot para determinar su propia posición en su marco de referencia y planificar una trayectoria hacia un destino. Para navegar en su entorno, el robot, o cualquier otro dispositivo de movilidad, requiere una representación, es decir, un mapa del entorno y la capacidad de interpretar dicha representación.

La navegación puede definirse como la combinación de las tres competencias fundamentales: ^{[ 1 ]}

Autolocalización
Planificación de rutas
Elaboración e interpretación de mapas

Algunos sistemas de navegación robótica utilizan localización y mapeo simultáneos para generar reconstrucciones 3D de su entorno. ^{[ 2 ]}

Navegación basada en la visión

La navegación basada en visión o navegación óptica utiliza algoritmos de visión artificial y sensores ópticos, incluyendo telémetros láser y cámaras fotométricas con matrices CCD , para extraer las características visuales necesarias para la localización en el entorno circundante. Sin embargo, existen diversas técnicas de navegación y localización que utilizan información visual; los componentes principales de cada técnica son:

representaciones del medio ambiente.
modelos de detección.
algoritmos de localización.

Para ofrecer una visión general de la navegación basada en visión y sus técnicas, clasificamos estas técnicas en navegación en interiores y navegación en exteriores .

Navegación en interiores

Estimación del egomomento a partir de una cámara en movimiento

La forma más sencilla de hacer que un robot se dirija a una ubicación objetivo es simplemente guiarlo hasta allí. Esta guía se puede realizar de diferentes maneras: enterrando un bucle inductivo o imanes en el suelo, pintando líneas en el suelo o colocando balizas, marcadores, códigos de barras, etc., en el entorno. Estos vehículos guiados automáticamente (AGV) se utilizan en entornos industriales para tareas de transporte. La navegación de robots en interiores es posible mediante dispositivos de posicionamiento en interiores basados en IMU. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Existe una amplia variedad de sistemas de navegación para interiores. La referencia básica sobre sistemas de navegación para interiores y exteriores es "Vision for mobile robot navigation: a survey" de Guilherme N. DeSouza y Avinash C. Kak.

Consulte también "Posicionamiento basado en visión" y AVM Navigator.

Controladores de vuelo autónomos

Los controladores de vuelo autónomos de código abierto típicos tienen la capacidad de volar en modo totalmente automático y realizar las siguientes operaciones:

Despegar del suelo y volar hasta una altitud definida
Vuela a uno o más puntos de referencia.
Orbitar alrededor de un punto designado
Regresar a la posición de lanzamiento
Descienda a una velocidad específica y aterrice la aeronave.

El controlador de vuelo a bordo se basa en el GPS para la navegación y el vuelo estabilizado, y a menudo emplea sistemas de aumento basados en satélites (SBAS) y sensores de altitud (presión barométrica) adicionales. ^{[ 5 ]}

Navegación inercial

Algunos sistemas de navegación para robots aéreos se basan en sensores inerciales . ^{[ 6 ]}

Navegación acústica

Los vehículos submarinos autónomos pueden ser guiados por sistemas de posicionamiento acústico subacuático . ^{[ 7 ]} También se han desarrollado sistemas de navegación que utilizan sonar . ^{[ 8 ]}

Navegación por radio

Los robots también pueden determinar sus posiciones mediante navegación por radio . ^{[ 9 ]}

Véase también

Referencias

↑ Stachniss, Cyrill. " Mapeo y exploración robótica ". Vol. 55. Springer, 2009.
^ Fuentes-Pacheco, Jorge, José Ruiz-Ascencio y Juan Manuel Rendón-Mancha. " Localización y mapeo visual simultáneo: una encuesta ". Revisión de inteligencia artificial 43.1 (2015): 55-81.
↑ Chen, C.; Chai, W.; Nasir, AK; Roth, H. (abril de 2012). "Navegación de robots móviles en interiores de bajo costo basada en IMU con asistencia de odometría y Wi-Fi utilizando restricciones dinámicas". Actas del Simposio IEEE/ION de Posicionamiento, Localización y Navegación de 2012. págs. 1274–1279 . doi : 10.1109/PLANS.2012.6236984 . ISBN 978-1-4673-0387-3. S2CID 19472012 .
↑ GT Silicon (07/01/2017), Un robot impresionante con navegación genial y monitoreo en tiempo real , archivado del original el 12/12/2021 , recuperado el 04/04/2018
↑ "Volar | AutoQuad" .
↑ Bruno Siciliano; Oussama Khatib (20 de mayo de 2008). Manual de robótica de Springer . Medios de ciencia y negocios de Springer. págs. 1020–. ISBN 978-3-540-23957-4.
↑ Mae L. Seto (9 de diciembre de 2012). Autonomía de robots marinos . Springer Science & Business Media. págs. 35–. ISBN 978-1-4614-5659-9.
↑ John J. Leonard; Hugh F. Durrant-Whyte (6 de diciembre de 2012). Detección por sonar dirigida para la navegación de robots móviles . Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-4615-3652-9.
↑ Oleg Sergiyenko (2019). Visión artificial y navegación . Springer Nature. págs. 172–. ISBN 978-3-030-22587-2.

Lecturas adicionales

Desouza, GN; Kak, AC (2002). "Visión para la navegación de robots móviles: una revisión". IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence . 24 (2): 237– 267. doi : 10.1109/34.982903 .
Navegación de robots móviles Archivado el 5 de abril de 2019 en Wayback Machine Jonathan Dixon, Oliver Henlich - 10 de junio de 1997
BECKER, M.; DANTAS, Carolina Meirelles; MACEDO, Weber Perdigão, " Procedimiento para evitar obstáculos en robots móviles ". En: Paulo Eigi Miyagi; Oswaldo Horikawa; Emilia Villani. (Org.). Serie de simposios ABCM en mecatrónica , volumen 2. 1 ed. São Paulo - SP: ABCM, 2006, v. 2, p. 250-257. ISBN 978-85-85769-26-0

Enlaces externos

Sensores de seguimiento de línea para robots y sus algoritmos

[1] Stachniss, Cyrill. " Mapeo y exploración robótica ". Vol. 55. Springer, 2009.

[2] Fuentes-Pacheco, Jorge, José Ruiz-Ascencio y Juan Manuel Rendón-Mancha. " Localización y mapeo visual simultáneo: una encuesta ". Revisión de inteligencia artificial 43.1 (2015): 55-81.

[3] Chen, C.; Chai, W.; Nasir, AK; Roth, H. (abril de 2012). "Navegación de robots móviles en interiores de bajo costo basada en IMU con asistencia de odometría y Wi-Fi utilizando restricciones dinámicas". Actas del Simposio IEEE/ION de Posicionamiento, Localización y Navegación de 2012. págs. 1274–1279 . doi : 10.1109/PLANS.2012.6236984 . ISBN 978-1-4673-0387-3. S2CID 19472012 .

[4] GT Silicon (07/01/2017), Un robot impresionante con navegación genial y monitoreo en tiempo real , archivado del original el 12/12/2021 , recuperado el 04/04/2018

[5] "Volar | AutoQuad" .

[SicilianoKhatib2008-6] Bruno Siciliano; Oussama Khatib (20 de mayo de 2008). Manual de robótica de Springer . Medios de ciencia y negocios de Springer. págs. 1020–. ISBN 978-3-540-23957-4.

[Seto2012-7] Mae L. Seto (9 de diciembre de 2012). Autonomía de robots marinos . Springer Science & Business Media. págs. 35–. ISBN 978-1-4614-5659-9.

[LeonardDurrant-Whyte2012-8] John J. Leonard; Hugh F. Durrant-Whyte (6 de diciembre de 2012). Detección por sonar dirigida para la navegación de robots móviles . Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-4615-3652-9.

[Sergiyenko-9] Oleg Sergiyenko (2019). Visión artificial y navegación . Springer Nature. págs. 172–. ISBN 978-3-030-22587-2.

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