Aplicaciones en sistemas de navegación en interiores de alta precisión

Resumo

Hay pocas cosas más impresionantes que la robótica antropomórfica. Esos entes artificiales que cada vez se parecen más a nosotros. Son capaces de moverse, hablar e interactuar con su entorno. Tienen movimientos, acciones y respuestas cada vez más imprevisibles y un aspecto más humano. Una de las capacidades más espectaculares de los robots es su movilidad autónoma. Que sean capaces de establecer sus propias rutas y navegar en nuestros propios entornos es algo que llama mucho la atención. Cada vez son más conscientes de su entorno, si es que se puede emplear esta expresión, y en entornos muy acotados, los robots más avanzados son capaces de navegar únicamente empleando la visión, a costa de ejecutar complejísimos modelos neuronales que requieren de cantidades ingentes de información junto con no menos ingentes cantidades de procesamiento para proceder al entrenamiento de estos modelos. Por este motivo, estos sistemas están relegados a ser producidos por grandes multinacionales y grandes equipos de investigación. Para el resto de los proyectos que involucran navegación autónoma es necesario emplear sistemas de localización o también llamados sistemas de posicionamiento. Mediante estos sistemas, los robots son capaces de obtener la posición, normalmente de modo absoluto, en la que están situados en el área de cobertura, de modo que pueden emplear esta información, conjuntamente con la indicación de la posición destino a la que deben llegar, para establecer una ruta de navegación. Por todos es conocido el omnipresente GPS (Global Positioning Ssytem). Empleando balizas satelitales es capaz de calcular la posición de cualquier objeto con un receptor GPS en la superficie terrestre. En nuestro caso, para la navegación de robots dentro de estructuras se necesita un sistema de localización en interiores. Estos sistemas son similares en concepción lógica a los sistemas de navegación en exteriores, pero normalmente son mucho menos complejos. Los sistemas de navegación global no son aptos para navegación en interiores por dos motivos principales: por precisión, por grado de penetración o por ambos. Normalmente los sistemas de navegación en exteriores tienen rangos mínimos de precisión del orden de decenas de metros. Aplicado a una casa, sería como no ser capaces de identificar si el robot se encuentra dentro o fuera de la ella, o incluso en la casa del vecino. En otros muchos casos, las señales de las balizas no son capaces de atravesar muros y paredes, como pasa con la débil señal de los satélites de la constelación GPS. Por estos motivos, es necesario emplear una tecnología diferente para los sistemas de localización en interiores. En contraposición con los sistemas de localización global que, en su mayor parte, emplean ondas de radio, los sistemas de localización en interiores emplean una variedad mucho mayor de tipos de señales. Tenemos sistemas que emplean señales ópticas con luz visible o luz concentrada como láseres, señales de acústicas tanto en el rango audible como en el rango ultrasónico, señales de radio y campos magnéticas. Existen decenas de modelos de sistemas de navegación en interiores, dependiendo de las señales empleadas, su cobertura, su ámbito y las características internas de desarrollo. La mayoría de ellos se diseñan de un modo relativamente universal, sin limitarlo a las características de un entorno concreto, con lo que pueden ser empleados en multitud de proyectos, pero como contrapartida, no pueden aprovechar las características diferenciales del entorno para el que han sido diseñados. El sistema que se propone en esta tesis se denomina SAPPO (Sistema de Alta Precisión de Posicionamiento). Es un sistema de localización en espacios interiores de muy alta precisión diseñado específicamente para ser empleado en el interior de una casa. Forma parte de un ecosistema de mejora de la accesibilidad en una casa para personas tetrapléjicas llamado HAURA. Dado que se pretende que las capacidades económicas no sean un requisito para poder implantar SAPPO, se ha intentado que sus costes se mantengan en rangos muy bajos. Para alcanzar su objetivo, no solo será necesario conseguir que cada una de las balizas y el dispositivo que debe portar el robot para su localización sean muy económicos, sino que también, el número de balizas que deben instalarse sea el mínimo posible. Debido a que se pretende que sea un dispositivo doméstico, debe poder instalarse sin conocimientos técnicos elevados y su configuración no debe requerir de complejos procesos de entrenamiento. y dado que necesita ser el sistema principal de navegación de robots de tamaño grande por la casa, su precisión debe ser muy alta para conseguir que un robot de gran tamaño sea capaz de realizar las maniobras de navegación dentro de una casa o piso, en la que normalmente los espacios de tránsito son reducidos.