Técnicas de navegación para un robot móvil utilizando sistemas de razonamiento espacial

Abstract

[EN] When we integrate autonomous mobile robots in our society, the challenge is to get that are naturally present in the interior of the buildings, so that they can perform tasks such as guiding visitors, distributing medicines in hospitals, monitor security of a building, disabled or even attend more complex activities. These activities not only fall within the autonomous robotics but also in the field of ambient intelligence, whose ultimate goal is the development of intelligent systems seamlessly integrated in the environment and the ability to assist humans.

In addition, service robots are often subject of interest to large corporations and government institutions today offer property management systems (\ textit {facility management}) where they store all the data related to their facilities. It would therefore be a need to integrate these systems robots, as more and more robots are emerging as a key resource.

Thus, in a system of ambient intelligence as a property management system, a robot must be reachable at all times. Thus it can be available if needed, just like any other resource of a building (medicine, fire extinguishers, employees). This implies that a robot can be an active resource and available in either of these two systems provided you have the ability to remain located in their surroundings. In addition, the need for localization becomes a robot not only a resource but also spatial information user stored in the system, since to estimate the position is essential to have a map where located.

One of the main shortcomings of the systems of traditional property management is that they have a very limited capacity for spatial analysis. To address this need, have recently begun to incorporate Geographic Information Systems (GIS) in the management of real estate, which have a capacity of highly advanced spatial analysis. They are, for example, able to handle the data while space of a building and relate to their situation within a campus, a city, a nation or even worldwide. Another even more important is that they can manage and store information symbolically (doors, tables, or windows), which makes them a useful tool in order to give robots better spatial awareness, and generates one of the main needs of this thesis: the symbolic information extraction and their relative location from sensory information.

[ES] A la hora de integrar a los robots móviles autónomos en nuestra sociedad, el desafío es conseguir que estén presentes de forma natural en el interior de los edificios, con el fin de que puedan realizar tareas como guiar visitantes, repartir medicinas en hospitales, monitorizar la seguridad de un edificio, asistir a discapacitados o incluso actividades de mayor complejidad. Este tipo de actividades se encuadran no sólo dentro de la robótica autónoma sino también en el campo de la inteligencia ambiental, cuyo fin último es el desarrollo de sistemas inteligentes integrados de manera transparente en el entorno y con la capacidad de asistir al ser humano.

Además, los robots de servicios suelen ser objeto de interés para grandes corporaciones e instituciones gubernamentales, que hoy en día disponen de sistemas de gestión de inmuebles (\textit{facility management}) donde almacenan todos los datos relacionados con sus instalaciones. Por tanto, sería una necesidad integrar a los robots en estos sistemas, dado que cada vez más los robots se están convirtiendo en un elemento clave como recurso.

Así pues, tanto en un sistema de inteligencia ambiental como en un sistema de gestión de inmuebles, un robot debe estar localizable en todo momento. De este modo puede estar disponible en caso de ser necesario, al igual que cualquier otro recurso de un edificio (medicinas, extintores, empleados). Esto implica que un robot puede ser un recurso activo y disponible en cualquiera de estos dos sistemas siempre y cuando tenga la capacidad de mantenerse localizado en su entorno. Además, la necesidad de localización convierte a un robot no sólo en un recurso sino también usuario de la información espacial almacenada en el sistema, ya que para estimar la posición es imprescindible disponer de un mapa donde ubicarse.

Una de las principales carencias de los sistemas de gestión de inmuebles tradicionales es que tienen una capacidad muy limitada de análisis espacial. Con objeto de afrontar esta necesidad, recientemente se han comenzado a incorporar los Sistemas de Información Geográfica (SIG) en la gestión de inmuebles, ya que poseen una capacidad de análisis espacial muy avanzada. Son, por ejemplo, capaces de manejar al mismo tiempo los datos espaciales de un edificio y relacionarlos con su situación dentro de un campus, una ciudad, una nación o incluso a nivel mundial. Otro aspecto aún más importante es que pueden manejar y almacenar información simbólica (puertas, mesas, o ventanas), lo que los convierte en una herramienta muy útil para poder dotar a los robots de una mayor conciencia espacial, y genera una de las principales necesidades de esta tesis: la extracción de información simbólica y su localización relativa a partir de la información sensorial.