Implementación y validación del algoritmo de robótica de enjambre particle sarm optimization en sistemas físicos.

Abstract

La robótica de enjambre emplea patrones de comportamiento colectivo mediante interacciones entre robots y robots con su entorno con el fin de alcanzar objetivos o metas establecidas. Uno de los algoritmos de robótica de enjambre común mente usado es el Particle Swarm Optimization (PSO), el cual es utilizado como planificador de trayectorias. Para tener una trayectoria suave y controlada se desarrolla el Modified Particle Swarm Optimization (MPSO) el cual toma en cuenta las dimensiones físicas del robot e implementa una serie de controladores buscando un movimiento controlado, el cual fue desarrollado en webots como trabajo de graduación previo [1]. Se busca implementar y validar este algoritmo que funciona bien a nivel de simulación en un sistema físico el cual sea capaz de obtener resultados similares. Al buscar una implementación física se evalúan distintos tipos de microcontroladores, plataformas, ordenadores, lenguajes de programación y robots móviles para una correcta implementación del PSO. Se usó la herramienta de trade study para seleccionar el ordenador Raspberry Pi y el lenguaje de programación C para este proceso de implementación. Al no contar con una plataforma móvil operativa se desarrollan distintas técnicas para lograr la validación del algoritmo bajo ambientes controlados. Se desarrollaron dos sistemas de comunicación, el primero que permita la obtención de la pose de cada agente en la mesa de pruebas de la UVG en tiempo real usando un algoritmo de visión por computadora desarrollado como otro proyecto de tesis; el segundo que permita el intercambio de información valiosa entre agentes que ayudan al propio algoritmo PSO. Para ambas implementaciones se usó programación multihilos de forma que se la recepción de información se realice sin afectar la ejecución en paralelo del algoritmo PSO. Para los dos sistemas de comunicación usan un protocolo UDP usando una red local. Se realizan dos validaciones del algoritmo, la primera consiste en una comparación directa con los resultados obtenidos en la fase [1] donde se usa webots para obtener la pose del robot. Para la segunda validación se usó la mesa de pruebas de la UVG y por medio de un algoritmo de visión por computadora (desarrollado como otro proyecto de tesis) se obtiene la pose de los agentes. Esta última permite una verificación en un ambiente físico real. (A)