Desarrollo de algoritmo de visión artifical para el guiado automático de un robot móvil

Abstract

The technological advance of the automotive sector is oriented towards the automated cars, having several companies that experiment with multiple systems and novel algorithms with this objective. This work presents a new algorithm for the detection and tracking of a path formed by a single solid line or a lane by a unicycle robot (GoPiGo). The image treatment consists on the residue of a double morphological filter adaptable to the height of the image where it is applied, making a segmentation and a discrimination of objects by their basic characteristics from the calculation of moments and a temporal/spatial tracking. Path tracking is performed using the kinematic model of the unicycle, by obtaining previously its current state and calculating its angular velocity as a PID control of the difference of the orientation of the unicycle respect to the line and the desired orientation. The experimental results of the execution of these algorithms on the unicycle show a correct behavior, even in reflective floors or with irregular paint, matching the theoretical results with the practical ones. In addition, the limitations of the unicycle used, the margins of improvement and the scope of use of the algorithm itself are discussed in this work.

El avance tecnológico del sector automovilístico está orientado hacia los coches autómatas, habiendo diversas empresas que experimentan con múltiples sistemas y/o algoritmos novedosos con este objetivo. En este trabajo se presenta un nuevo algoritmo para la detección y seguimiento de un camino formado por una única línea continua o un carril mediante un robot del tipo uniciclo (GoPiGo). El tratamiento de imagen consiste en el residuo de un doble filtrado morfológico adaptativo a la altura de la imagen donde se aplica, realizando a continuación una segmentación y discriminación de objetos por sus características básicas a partir del cálculo de momentos y de un tracking temporal/espacial. El seguimiento del camino se realiza utilizando el modelo cinemático del uniciclo, habiendo obtenido previamente su estado actual y calculando su velocidad angular como un control PID de la diferencia de la orientación del uniciclo respecto a la línea y la orientación deseada. Los resultados experimentales de la ejecución de estos algoritmos sobre el uniciclo demuestran su funcionamiento, incluso en suelos reflectantes o de pintura irregular, coincidiendo perfectamente los resultados teóricos con los prácticos. Además se comentan las limitaciones del uniciclo utilizado, los márgenes de mejora y el alcance de uso del propio algoritmo.