Cálculo de colisiones y generación automática de trayectorias de evasión en robots móviles y vehículos basado en curvas de aproximación de puntos

Abstract

[ES] En este proyecto final de grado se realiza un sistema automático de detección y evasión de colisiones entre dos robots móviles NXT gracias a una arquitectura de comunicación creada entre diversos dispositivos. Para abordar este sistema se programa y diseña una aplicación móvil mediante la cual es posible introducir los puntos de control de dos curvas cúbicas de Bézier que van a ser las trayectorias a seguir de los robots. Estos puntos se envían mediante socket a un programa principal programado en lenguaje Java situado en un ordenador. Este ordenador trasmite los puntos recibidos, también mediante socket, a un ordenador secundario para que realice el cálculo de detección de colisiones. Si hay lugar a alguna colisión, este ordenador secundario calcula el instante donde esta sucede y realiza los cálculos necesarios para hallar el desvío de una de las rutas de los robots con el uso de un programa de cálculo. Este desvío consiste en hallar unos puntos de control de una de las curvas de Bézier para que sea lo más similar a la inicialmente introducida por el usuario pero exenta de colisiones mediante la aplicación de un método de mínimos cuadrados con restricciones. Cuando el programa de cálculo tenga los valores de los nuevos puntos de control de las curvas estos datos son enviados de nuevo al programa principal. El programa principal recoge estos nuevos valores de puntos y se los manda mediante bluetooth a los dos robots que están a la espera de recibir datos para efectuar sus trayectorias. Con estos valores los robots proceden a efectuar el seguimiento de las curvas cúbicas de Bézier sin colisión programadas con los datos de los puntos de control recibidos del proceso completo de comunicación.

[CA] En aquest projecte final de grau es realitza un sistema automàtic de detecció i evasió de col·lisions entre dos robots mòbils NXT gràcies a una arquitectura de comunicació creada entre diversos dispositius. Per a abordar aquest sistema es programa i dissenya una aplicació mòbil mitjançant la qual es possible introduir els punts de control de dos corbes cúbiques de Bézier que van a ser les trajectòries a seguir dels robots. Aquests punts s’envien mitjançant socket a un programa principal programat en llenguatge Java situat en un ordinador. Aquest ordinador transmet els punts rebuts, també mitjançant socket, a un ordinador secundari per a que realitze el càlcul de detecció de col·lisions. Si hi ha lloc a alguna col·lisió, aquest ordinador secundari calcula el instant a on esta succeïx y realitza els càlculs necessaris per a trobar la desviació de una de las rutes dels robots amb l'ús d'un programa de càlcul. Aquest desviació consisteix en trobar uns punts de control d'una de les corbes de Bézier per a que siga el més similar a la inicialment introduïda per l'usuari però exempta de col·lisions mitjançant la aplicació d’un mètode de mínims quadrats amb restriccions. Quan el programa de càlcul tinga els valors de els nous punts de control de les corbes aquestes dades són enviades de nou al programa principal. El programa principal arreplega aquests nous valors de punts i se'ls mana mitjançant bluetooth als dos robots que estan a la espera de rebre dades per a efectuar les seues trajectòries. Amb aquests valors els robots procedeixen a efectuar el seguiment de les corbes cúbiques de Bézier sense col·lisió programades amb les dades dels punts de control rebuts del procés complet de comunicació.

[EN] In this final project grade is made an automatic detection and collision avoidance system between two mobile robots NXT due to a communication architecture created between created between different devices. To tackle this system is programmed and designed a mobile application. The control points of two Bézier curves are introduced on the application. Those are going to be the trajectory to follow robots. These points are sent by socket to main program programmed in Java language. This computer transmits the received points, also by socket, to a supporting computer to perform the calculation of collision detection. If there is a collision, this supporting computer calculates the moment where this happens and makes the necessary calculations to find the drift routes robots using a calculation program. This drift is to find control points of one Bezier curves to be as similar to the initially entered by the user, but exempt from collisions by applying a method based on constrained least squares. When the calculation program has the values of new control points these information are sent back to main program. Main program takes these new values of points and sends it by Bluetooth to the two robots that are waiting to perform their trajectories. With these values robots start to follow up cubic Bezier curves without collision programmed with data control points received from communication process collision.