Resumen de Advanced underwater vehicle manipulation through real-time motion planning
Isaac Dina Nagui Youakim
La capacidad de decidir en tiempo real cómo ejecutar de manera segura una tarea compleja en un entorno desconocido es un reto clave en la manipulación móvil autónoma. Para abordarlo, se utilizan habitualmente técnicas de Planificación de Movimiento tanto en robots terrestres como aéreos, mientras su aplicación al ámbito submarino permanece inexplorada. Durante los últimos años, el interés de la comunidad científica por los I-AUVs ha crecido significativamente, habiendo fructificado las primeras demostraciones experimentales basadas en variaciones del método de control de redundancia utilizando tareas con prioridad. Esta tesis doctoral avanza el estado del arte investigando el uso de los métodos de Planificación de Movimiento para aumentar la autonomía de los I-AUVs en aplicaciones de Inspección, Mantenimiento y Reparación ejecutadas en entornos desconocidos. A través de nuestro trabajo, presentamos la modelización e integración de nuestro I-AUV en MoveIt!, un entorno para la programación de aplicaciones de manipulación móvil comúnmente utilizado en robótica terrestre. Con el objetivo de fundamentar científicamente la elección del método de Planificación de Movimiento apropiado a nuestro problema, se ha llevado a cabo un análisis comparativo del estado del arte. Se han definido 5 escenarios de manipulación representativos (benchmarks) y se han comparado 17 planificadores diferentes. El análisis de los resultados nos ha permitido establecer las guías para la elección de la técnica más apropiada a nuestras necesidades. Posteriormente, se han identificado las especificaciones deseadas para los planificadores en aplicaciones de intervención submarina: 1) Respuesta en tiempo real de un sistema con un elevado número de grados de libertad, 2) Consistencia 3) Generación de trayectorias eficientes en términos de distancia y seguridad, así como el uso de sistemas débilmente acoplados. A partir de los resultados del análisis, se propone un nuevo algoritmo de planificación de movimiento, dentro de la familia de los métodos de búsqueda, que explota el acoplamiento débil entre el manipulador y el vehículo, generando, al mismo tiempo, trayectorias consistentes, eficientes y seguras en entornos desconocidos.
A lo largo de la investigación llevada a cabo se han utilizado resultados en simulación y experimentales (en tanque de agua), para validar la eficiencia y el potencial del algoritmo. El método propuesto, convenientemente integrado en el sistema de control, incrementa la fiabilidad del robot que desarrolla la intervención, mejorando la seguridad y robustez operando en un entorno desconocido.
