Navigation of autonomous mobile robots

Abstract

Automação, na mais simples das designações, é a arte de criar vida na máquina, possibilitando certas ações sem controlo directo por parte de um utilizador. Esta área de estudo permite que certas atividades que consideramos aborrecidas ou perigosas possam ser executadas por máquinas. Nesta tese, um estudo do estado da arte no campo de robôs móveis e inteligentes foi realizado, apresentando um focus especial em algoritmos de navegação baseados em procura e amostragem. Uma simulação foi desenvolvida, na qual um modelo do robô Wiserobot foi criado, utilizado como ambiente de teste um ed cio conhecido no campo da robótica, o laboratório da Willow Garage. Nesta simulação foram realizados testes aos algoritmos explorados anteriormente, nomeadamente Dijkstra, PRM e RRT. Para testar os algoritmos por amostragem, um plug-in foi desenvolvido para utilizar a Open Motion Planning Library para avaliar resultados dos mesmos. Por fim, código foi desenvolvido, usando e tendo por base bibliotecas existentes no ROS, de modo a dar ao nosso modelo do robô capacidades de navegação no ambiente simulado, inicialmente estático seguido de testes com objectos não declarados. Os resultados dos vários planeadores foram comparados para avaliar a prestação nos casos de testes definidos, utilizando métricas escolhidas previamente.

Automation, in the simplest of designations, is the art of creating life in the machine, allowing the performance of certain actions without the need of direct control by an user. This area of study allows for certain activities that we deem as tedious or dangerous to be executed by machines. In this thesis, a study of the state of the art in the eld of mobile and autonomous robotics is made, focusing in navigation algorithms based on search and sampling. A simulation was developed, in which a model of the robot was created, to be used with an environment well know by roboticist, Willow Garage. In this simulation, tests were made to the algorithms explored earlier, namely Dijkstra, PRM and RRT. To test multiple samplebased planners, a plug-in was developed to use the Open Motion Planning Library for benchmarking purposes. Finally code is developed, based and using existing ROS packages, to give a model cargo robot navigation capabilities in a simulated indoor environment, initially static then with undeclared obstacles. The results were compared from multiple planners to evaluate the performance in the test cases de ned, using pre-established metrics.