La presente tesis tiene como objetivo diseñar un sistema de control y planeamiento
de trayectoria coordinado para múltiples robots móviles no holonómicos en mapas
con presencia de obstáculos variados. En esta se simula el control y planeamiento
en modelos matemáticos de tipo bicicleta.
El sistema implementado consiste de tres partes, las cuales son el planeamiento de
caminos, el generador de trayectorias y el control de seguimiento de trayectorias. El
planeamiento de caminos se dividió en tres partes. En la primera parte se desarrolló
el planeador local para un robot no holonómico, modificando el algoritmo Hybrid A*,
de manera que utilice las ecuaciones movimiento circular del móvil en vez de las
cinemáticas. Este algoritmo permite al robot encontrar los caminos que lo llevan de
una configuración de posición y orientación inicial a una final en mapas con
obstáculos variados. En la segunda parte se agregó al planeador local el
planeamiento en el tiempo, combinando a este con el algoritmo de planeamiento de
caminos en intervalos seguros (SIPP), el cual permite al robot evadir obstáculos en
el tiempo. Finalmente, en la tercera parte se desarrolló el planeador global usando
el algoritmo de búsqueda basada en conflictos (CBS), el cual resuelve los conflictos
que se presentan entre los caminos de los móviles, imponiendo restricciones en el
tiempo en el movimiento de cada uno de ellos. Por otro lado, el generador de
trayectorias es desarrollado en una única parte, en la cual, se plantea la función de
costo a optimizar, se calcula todos los gradientes y se plantea utilizar el algoritmo
de descenso de gradiente de forma desacoplada para la optimización de trayectoria
de cada móvil. Mientras que el desarrollo del sistema de control de seguimiento de
trayectoria se dividió en dos partes. En la primera se linealiza el modelo matemático
por extensión dinámica para sistemas flatness diferencial y en la segunda parte se
desarrolla el controlador LQR de cada móvil que permite seguir las trayectorias de
referencia deseadas.
Al término de la tesis se logra el planeamiento, generación de trayectoria y el
control de seguimiento de trayectoria de hasta 10 móviles no holonómicos en
mapas con obstáculos variados, evitando la colisión con los obstáculos del entorno
y la colisión con otros móviles durante el planeamiento y la optimización de
trayectoria. Así mismo, se verifica que el planeador es capaz de resolver conflictos
en entornos propensos al atasco como mapas tipo T o H.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:PUCP/oai:tesis.pucp.edu.pe:20.500.12404/21229 |
| Date | 10 January 2022 |
| Creators | Dulanto Ramos, Luis Enrique |
| Contributors | Morán Cárdenas, Antonio Manuel |
| Publisher | Pontificia Universidad Católica del Perú, PE |
| Source Sets | Pontificia Universidad Católica del Perú |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/pe/ |
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