Sistema de posicionamiento absoluto de un robot móvil utilizando cámaras externa

Resumen

En este trabajo se presenta nueva propuesta para el posicionamiento y guiado de robots móviles en espacios interiores, utilizando cámaras estáticas ubicadas en el entorno de movimiento y tratando de minimizar la infraestructura a bordo de los robots, La solución planteada está en la línea de lo que se conoce como "espacios inteligentes". donde la "inteligencia" del sistema se traslada al entorno, siendo éste el encargado de captar y procesar toda la información mecesaria àra pbtener la posición de los robots y generar las correspondientes órdenes de control, que les son enviadas vía radio, en función de las trayectorias que se deseen seguir. Para la identificación de los robots se ha propuesto la utilización de cuatro balizas circulares dispuestas en forma de "T" y construidas a partir de diodos de infrarrojos. Estas balizas ubicadas a bordo de los robots solamente facilitan su localización, incluso en condiciones extremas de iluminación ambiental, sino que también simplifican los algoritmos de procesamiento de imágenes. Las coordenadas 3D de la posición y orientación de los robots en el entorno se obtienen a partir de la información de las cámaras que observan la baliza, y es una de las aportaciones más importantes de este trabajo. La propuesta de posicionamiento se basa en minimizar un índice de comportamiento que tiene en cuenta la varianza de error en la determinación de las coordenadas de los centroides de la baliza en las diferentes cámaras. Para el caso de que los robots sean vistas por una única cámara, se utiliza el dato de la altura del plano en el que se encuentran la baliza sobre ellas para la obtención de las coordenadas 3D. Para la segmentación de la baliza y obrención de su centoide, se ha utilizado operadores tipo gradiente que permiten una fácil y robusta detección de los bordes de la misma. A partir de las imágenes de bordes se presenta una umbralización dinámica basada en el método de Otsu. Teniendo presente que debido a la perspectiva, la baliza se proyectará como una elipse en las imágenes, para su localización se utiliza el método de la distancia algebraica que permite obtener las elipses candidatas que más se aproximan a cada uno de los objetos segmentados. A partir de las elipses candidatas se aplican criterios de excentricidad y relación de perímetros, para descartar falsos candidatos. Se ha desarrollado un sistema de guiado utilizando Splines cúbicas para la generación de trayectorias. La posición de los robots se obtiene a partir de la información del sistema de visión, añadiendo una predicción y corrección por medio del Filtro de Kalman. Este sistema novedoso de guiado permite que sea el entorno quien controle y dirija los movimientos y trayectorias de los robots, con la supervisión de su posición y estado en todo momento.