Detección de obstáculos fijos y móviles, mediante un sensor láser, para verificar la viabilidad de la trayectoria planeada por un VA

Abstract

Esta tesis describe el desarrollo de un método que asegura la viabilidad del recorrido del Vehículo Autónomo (VA) antes de iniciar su desplazamiento. Dada una trayectoria para el VA definida sobre un ambiente de trabajo, se busca verificar que dicha trayectoria se encuentre libre de obstáculos fijos y móviles, de manera que prevenga acciones de evasión para evitar que el VA llegue a colisionar con alguno de ellos. Se utiliza un sensor láser para barrer el espacio de trabajo y detectar los obstáculos eventuales. El método se divide en dos etapas: la señal del sensor láser se procesa de manera que los obstáculos son detectados y enseguida caracterizados como obstáculos fijos y móviles. En la segunda etapa los obstáculos se proyectan sobre la trayectoria, estableciendo regiones de riesgo dividida en módulos sobre la trayectoria que considera el ancho del vehículo. Los obstáculos son proyectados para verificar si intersectan dichas regiones de riesgo. De acuerdo a la configuración entre las regiones de riesgo y los obstáculos se determina si la trayectoria esta libre o no y se activan las alarmas. La imagen lineal de profundidad (rango) proporcionada por el sensor láser es procesada. En primera instancia se toman varias imágenes para detectar los objetos fijos y distinguir la imagen estática de base. Estos objetos son enseguida segmentados y caracterizados. A partir de entonces, cada ciclo de cada nueva imagen se compara con la imagen de base y se segmenta para extraer los obstáculos móviles, los cuales son caracterizados y proyectados sobre la trayectoria del VA. La trayectoria a su vez es procesada de manera que particiona el espacio de trabajo en módulos donde se proyectan los obstáculos y se evalúa el riesgo de colisión, mediante reglas. El desencadenamiento de la acción refleja es incluido en forma de alarmas (preventivas, indicativas y restrictivas). Así cuando no existen obstáculos, el vehículo tiene la prioridad de arrancar hacia la meta. No obstante, cuando aparece un obstáculo en el camino, se inhibe el seguimiento; en primer lugar se enciende la alarma que señala evadir el objeto y posteriormente avanza. Si el obstáculo es muy grande o aparece en una zona muy próxima, entonces el indicativo del VA le indicará no arrancar ante un bloqueo total. Si el obstáculo fijo aparece sobre la trayectoria definida, se dice que la trayectoria es imposible de realizar, lo que activará un indicante de paro total e impedirá el arranque. Se implementó un prototipo, fuera del VA, cubriendo un área con obstáculos, donde se analizaron diferentes trayectorias con obstáculos reales. El sistema se integrará en la arquitectura del vehículo, como base a la navegación reactiva. Mediante indicadores el sistema le enviará al VA la ubicación de dichos obstáculos al sistema de control principal para tomar la decisión de activar cierta instrucción del VA, o si necesita realizar un desplazamiento imprevisto para evitar colisiones ante obstáculos móviles y fijos.