APROXIMACIÓN A LA CONDUCCIÓN AUTOMÁTICA DE JUGUETES TELEDIRIGIDOS.

Abstract

El trabajo trata sobre el desarrollo de un sistema basado en visión artificial diseñado para mejorar la interacción y control de elementos teledirigidos. La principal motivación para realizar este estudio es ofrecer al usuario una interfaz basada en la visión global del entorno con la que poder controlar de manera sencilla elementos teledirigidos. Este sistema puede ser usado en distintos escenarios como el mantenimiento de un jardín por un cortacésped o el estacionamiento autónomo en un aparcamiento de vehículos. Los objetivos del trabajo se enfocan en establecer una conexión entre el ordenador y el robot que permita la transmisión de instrucciones, desarrollar un programa que sea capaz de detectar al robot y su orientación, y crear algoritmos que lleven al robot a un punto cualquiera en la imagen y le permitan seguir una trayectoria. En primer lugar, el proyecto se centra en el procesamiento de imágenes que, mediante una cámara, el sistema captura tanto el robot como su entorno. Esta captura es analizada para determinar la posición del robot y así calcular su orientación tras realizar un movimiento. Esto se consigue detectando el color del robot. A partir de estos datos, el sistema realiza el cálculo de instrucciones necesarias para que el robot llegue a un punto cualquiera marcado en la imagen o que siga una trayectoria sin detenerse. Para llegar a un punto cualquiera se mandan instrucciones en función de la orientación que tiene el robot. Se calcula la diferencia de esta orientación con el ángulo al punto y se manda una instrucción, después el robot se detiene y se obtiene la orientación del robot y se calcula esta diferencia otra vez, y así continuamente hasta que llegue al punto final. Para seguir la línea la mayor complicación ha sido mandar las instrucciones sin que el robot se detuviera, porque las instrucciones se tienen que mandar en tiempo real para que el robot corrigiera su rumbo continuamente, esto se consigue mediante retroalimentación. En todo momento se están calculando datos del robot como su orientación, el ángulo con el punto más cercano de la línea, el ángulo de la línea en ese punto¿ para poder enviar al robot la instrucción necesaria para permanezca en la línea. Realizando el algoritmo para que siga la línea se ha encontrado un problema difícil de solucionar, la latencia que tienen las instrucciones enviadas por el ordenador hasta que llegan al robot, lo que hace que el robot sea incapaz de seguir la línea correctamente. Para solucionarlo se ha intentado plantear otros métodos, el primero utiliza el algoritmo de seguir una línea desarrollado anteriormente, pero cambiando que, cuando el robot está a una cierta distancia el programa para y lo devuelve a la línea. El segundo intenta estimar la posición y orientación del robot en el momento que le llega la instrucción. Y la última opción es ralentizar al robot cuando se esté aproximando al giro de la línea, ya que el robot se desvía con mayor facilidad en las curvas. Esto se logra mediante un PWM, que es un método mediante el cual se le mandan pequeños pulsos de activación al robot para que avance más despacio. Finalmente, todas estas instrucciones son transmitidas al robot mediante el uso de su mando. Las instrucciones son enviadas por el ordenador a un GPIO, que es un chip con varios pines que se pueden controlar en tiempo de ejecución. Y gracias a una protoboard, está conectado al mando. Además, se ha realizado un simulador, llamado ¿gemelo virtual¿, que es un programa que representa al robot como un punto en la misma captura de imagen. Esta simulación incluye los errores de precisión que tiene el robot tanto en sus giros como avanzando y retrocediendo. Con este modelo se pueden probar los algoritmos de movimiento y navegación sin necesidad de realizar pruebas físicas. Para acabar se han realizado una serie de experimentos para recoger variedad de datos de los distintos algoritmos planteados y así evaluar cómo funcionan los algoritmos.