Resumen de Desarrollo de un sistema completo de navegación autónoma basado en GNSS y LiDAR para robots terrestres que operan en entornos dinámicos y no estructurados
- español
En la presente tesis se describen los trabajos desarrollados para obtener un sistema completo de navegación autónoma para robots terrestres con cinemática Ackermann operando en entornos exteriores no estructurados y dinámicos. Los trabajos aquí descritos abarcan las principales áreas de la robótica móvil terrestre, incluyendo localización, detección y seguimiento de obstáculos dinámicos, análisis del terreno, planificación y control, e incluso la creación de plataformas robóticas de investigación a partir de máquinas convencionales. A lo largo de la tesis se mantiene un especial énfasis en la modularidad y escalabilidad del sistema y en lograr la capacidad de navegación en ausencia de mapas (sin renunciar a las ventajas de poder integrar otro tipo de planteamientos en caso necesario), lo cual es especialmente interesante en entornos exteriores de grandes dimensiones, o en los que la escasez de landmarks dificulta la localización mediante técnicas de SLAM. En general, la tesis se articula en torno a la complementariedad de la percepción local basada en sensores LiDAR tridimensionales -capaces de generar una ingente cantidad de información geométrica de gran precisión del entorno en el que se encuentra el robot- con la capacidad de los sistemas de posicionamiento basado en satélite de proporcionar información de localización con un error acotado en cualquier punto del planeta. En concreto, se puede decir que la presente tesis narra el camino realizado desde el nacimiento de la idea abstracta (el diseño de un sistema de navegación), hasta la obtención de un sistema completamente autónomo, capaz de operar en la red peatonal de un campus universitario.
- English
In this thesis, we describe the development of a complete autonomous navigation system for car-like robots operating in dynamic and unstructured environments. These works cover the main areas of ground robotics, localization, detection and tracking of moving objects, terrain analysis, path planning, nonholonomic control, and even the creation of robotic research platforms. We take special care of the system's modularity and scalability while pushing towards the integration of GNSS and LiDAR sensors as two very convenient information sources for robust navigation, taking advantage of the LiDAR precision for local navigation and the bounded errors of GNSS on global positioning. Using this approach, our system is able to navigate autonomously in absence of any prior knowledge (no maps, nor waypoints) in large outdoor environments populated with lots of obstacles. This thesis is a description of the journey that led us from the abstract conception of the system to the actual implementation of a robot able to navigate in a university campus, and the contributions we made along the way.
