Resum del projecte - Departament d`Enginyeria Informàtica i

NaoPath: Planificació de Trajectòries Utilitzant
Mètodes de Camps Potencials
AUTOR: Lucas Salvador Mingacho
DIRECTOR: Dr. Domènec Puig Valls
CO-DIRECTOR: Sr. Tomás González Sánchez
Adreça electrònica: lucas.salvador@estudiants.urv.cat
Resum
TITULACIÓ: Enginyeria Tècnica en Informàtica de Sistemes
DATA: 11 de Febrer de 2010
Resum del projecte
Durant la història de la robòtica, un dels problemes més importants
que s’han hagut d’afrontar ha estat aconseguir que un robot, de forma
autònoma, es pugui moure d’un punt a un altre en l’espai sense cap
tipus d’intervenció humana i sense col·lisionar amb cap obstacle que
hi hagi en l’entorn. En aquest projecte s’implementa una de les
diferents formes de resoldre el que s’anomena “mover’s problem”.
Per fer-ho, s’ha implementat un algorisme de planificació de
moviment basat en camps potencials en un entorn tancat. L’entorn
escollit ha estat el de la RoboCup, que es tracta d’una competició de
robots amb diverses competicions, però l’escollida ha estat la lliga de
futbol estàndard. Així doncs, la implementació es basa en construir un
camí que va des d’una posició inicial (on es troba el robot) fins a una
posició final (on es troba la pilota) evitant els diferents obstacles
(altres robots) que es col·loquen en un entorn tancat (el camp de
futbol reglamentari de la RoboCup).
L’entorn es subdivideix en diferents cel·les depenent de la resolució
escollida, es tria una posició d’inici i una de final i l’algorisme calcula
per cada cel·la el vector de força corresponent amb una suma dels
vectors repulsius i atraients. Si estem a prop d’un obstacle, el vector
de força serà més repulsiu, en canvi, si estem a prop de la posició de
final, el vector serà molt atraient.
Un cop calculats els vectors s’ha de trobar el camí més curt i sense
obstacles, per això s’utilitza un algorisme de cerca. En aquest cas,
l’algorisme de cerca escollit ha estat l’A* que troba el camí mitjançant
la informació proporcionada pels vectors de força de forma ràpida i
eficient.
Tot això implementat en codi JAVA i sobre una interfície gràfica
totalment parametritzable per l’usuari.
Resumen del proyecto
Durante la historia de la robótica, uno de los problemas más
importantes que se han tenido que afrontar ha sido conseguir que un
robot, de forma autónoma, se pueda mover de un punto a otro en el
espacio sin ningún tipo de intervención humana y sin chocar conn
ningún obstáculo que haya en el entorno. En este proyecto se
implementa una de las diferentes formas de resolver el que se llama
“mover’s problem”.
Para hacerlo, se ha implementado un algoritmo de planificación de
movimiento basado en campos potenciales en un entorno cerrado. El
entorno escogido ha sido el de la RoboCup, que se trata de una
competición de robots con diferentes categorías, pero la escogida ha
sido la liga de futbol estándar. Así pues, la implementación se basa en
construir un camino que va desde una posición de inicio (donde se
encuentra el robot) hasta una posición final (donde se encuentra la
pelota) evitando los diferentes obstáculos (los otros robots) que hay
por el entorno cerrado (el campo reglamentario de la RoboCup).
El entorno de divide en diferentes celdas dependiendo de la
resolución escogida, se fija una posición de inicio, una de final i el
algoritmo calcula por cada celda el vector de fuerza correspondiente
con una suma de los vectores repulsivos i atrayentes. Si estamos cerca
de un obstáculo, el vector de fuerza será más repulsivo, en cambio, si
estamos cerca de la posición final, el vector será muy atrayente.
Una vez calculados los vectores se tiene que encontrar el camino más
corto i libre de colisiones, para eso, se utiliza un algoritmo de
búsqueda. En este caso, se ha escogido el algoritmo de búsqueda A*
que encuentra el camino mediante la información proporcionada por
los vectores de fuerza de forma rápida y eficiente.
Todo esto, implementado en código JAVA i sobre una interfaz gráfica
totalmente parametrizable por el usuario.
Project summary
During robotics’ history, one of the most important problems that had
to be faced up to has been achieving a robot, in an autonomous way,
to move from a point in the space to another point without any
human intervention and without colliding any obstacle in the
environment. In this project one of the different ways of resolving the
called mover’s problem is implemented.
To do that, a motion planning algorithm based on potential fields has
been implemented to work in a closed environment. The chosen
environment has been the one from the RoboCup. RoboCup is a robot
competition with lots of challenges, but the chosen one has been
standard platform football league. So, the implementation is based on
building a path that goes from an initial position (where the robot is)
to an ending position (where the ball is) avoiding the different
obstacles (the other robots) that has been put in a closed environment
(the legal football field of the RoboCup).
The environment is divided in different cells depending on the chosen
resolution. Then you choose the initial point and the ending point and
the algorithm calculates for every cell the corresponding sum of the
repulsive vectors plus the appealing ones. If we are near an obstacle
the force vector will be more repulsive, and if we are near the goal the
vector will be very appealing instead.
When the vectors are calculated, the shortest and the most efficient
path has to be found, so a search algorithm is needed to do that. In
this case, the chosen algorithm has been A*. It finds the best path
using the information given by the force vectors in a fast way.
All together implemented in JAVA code and with a graphic interface
where the user can change all the parameters.