Development of an autonomous mobile robot with planning and location in a structured environment

Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do ParanáWith the advance of technology mobile robots have been increasingly applied in the industry, performing repetitive work with high performance, and in environments that pose risks to human health. The present work plans and develops a mobile robot platform for the micromouse competition. The micromouse consists of a small autonomous mobile robot that, when placed in an unknown labyrinth, is able to map it, search for the best path between the starting point and the goal and travel it in the shortest possible time. To accomplish these tasks, the robot must be able to self-locate, map the maze as it traverses it and plan paths based on the map obtained. The developed self-localization method is based on the odometry, the laser sensors present in the robot and on a previous knowledge of the start point and the configuration of the environment. Several methodologies of locomotion in unknown environment and route planning are analyzed in order to obtain the combination with the best performance. In order to verify the results, the present work is developed in real environment, in 3D simulation and also with a hardware in the loop capability. Labyrinths from previous competitions are used as basis for comparing methodologies and validating results. At the end it presents the algorithm capable of fulfilling all the requirements of the micromouse competition together with the results of its evaluation run.Com o avanço da tecnologia, os robôs móveis têm sido cada vez mais aplicados na indústria, realizando trabalhos repetitivos com alto desempenho e em ambientes que expõem riscos à saúde humana. O presente trabalho planeja e desenvolve um robô móvel para a competição micromouse. O micromouse consiste em um pequeno robô autônomo que, ao ser colocado em um labirinto desconhecido, é capaz de mapeá-lo, procurar o melhor caminho entre o ponto de partida e o objetivo, e percorrê-lo no menor tempo possível. Para realizar estas tarefas, o robô deve ser capaz de se auto-localizar, mapear o labirinto enquanto o percorre e planejar caminhos com base no mapa obtido. O método de auto-localização desenvolvido baseia-se na odometria, nos sensores a laser presentes no robô e em um prévio conhecimento do ponto de início e da configuração do ambiente. Diversas metodologias de locomoção em ambiente desconhecido e planejamento de rotas são analisadas buscando-se obter a combinação com o melhor desempenho. Para averiguação de resultados o presente trabalho desenvolve-se em ambiente real e em simulação 3D com hardware in the loop. Labirintos de competições anteriores são utilizados de base para o comparativo de metodologias e validação de resultados. Ao final apresenta-se o algoritmo capaz de cumprir todas as exigências da competição micromouse juntamente com os resultados em sua corrida de avaliação