Análisis de VREP como herramienta de simulación para Aerostack

Abstract

La robótica está asumiendo un papel cada vez más importante en el mundo, especialmente en la industria, donde cada día aumenta el número de empresas que hacen uso de robots para automatizar tareas de producción, logística o inspección, entre muchas otras. Tradicionalmente, estos han llevado a cabo sus funciones en espacios de trabajo cercados, de acceso restringido a los trabajadores u otros robots por cuestiones de seguridad. No están diseñados para lidiar con el imprevisible y numeroso conjunto de variables en el que se podría ver envuelto en un entorno tan dinámico como es el mundo real, repleto de factores externos tan difíciles de modelar a priori como las trayectorias de estos o los obstáculos inesperados en el caso de robots móviles. Gracias al creciente avance en las capacidades computacionales, se ha conseguido evolucionar hacia modelos de robots cada vez más autónomos que realizan las tareas para las que fueron diseñados bajo una nula o mínima supervisión, siguiendo la planificación propia del robot acorde, no sólo al análisis previo a su realización sino también al continuo procesamiento de información que va obteniendo en tiempo real a través de los sensores. A medida que crece la complejidad en la robótica, se hace crucial la fase previa a la ejecución y puesta en marcha en el mundo real para probarlo antes y así evitar costes innecesarios. Los nuevos avances en el campo de la robótica hacen del testing un reto, pues requiere un riguroso criterio para su elaboración, de tal manera que ésta cubra todos los movimientos, tareas o escenarios, que permita llevar a cabo un análisis cuantitativo con resultados medibles del desempeño del robot. El presente documento pretende abordar y describir todos los elementos que conforman la robótica aérea, en general, y el testing, en particular, para así demostrar por qué llega a ser un campo en la misma línea de importancia que el resto de fases de desarrollo de un robot. Asimismo, se realiza un estudio de viabilidad de la herramienta VREP como simulador para Aerostack, la herramienta software desarrollada por el grupo de investigación de la Universidad Politécnica de Madrid Vision4UAV. Finalmente, se lleva a cabo un caso práctico concreto en el cual se analizan las necesidades de evaluación que requiere, se diseñan varios entornos de simulación.---ABSTRACT---Robotics is taking on an increasingly relevant role in the world especially in industry where the number of companies using robots to automatize production, logistic and inspection tasks, among others, increases every day. Traditionally, they have carried out its functions in fenced workspaces of restricted access to workers or other robots for security reasons. They are not designed to deal with such an unpredictable and large set of variables that might be involved, in such a dynamic environment as real world is, with plenty of external factors so hard to model a priori, like its trajectories or the unexpected obstacles in case of mobile robots. Thanks to increasing advance in the computational capabilities, developing towards robots models more and more autonomous that carry out the tasks they were designed for under no or minimal supervision is becoming possible. They can now follow the very robot plan according, not only to the previous analysis to the realization but also to the continuous processing of information that obtains in a realtime manner from the sensors. As complexity in robotics grows, previous phases to the execution and startup in real world becomes more important due to costs. New advances in robotic field make a challenge out of the testing, since it requires a rigorous criterion to be elaborated, so that it tackles every possible movement, task or scenes and it lets carry out a quantitative analysis with measurable results about robot performance. It is herein aimed to address and describe all the elements that forms aerial robotics in general and the testing within it in particular, thus proving why it gets to be a field so important as the rest of the robot development phases. Moreover, it is carried out a feasibility study of VREP software as simulator tool for Aerostack, a software tool developed by a researching group called Vision4UAV of Universidad Politécnica de Madrid. Finally, some virtual simulation environments are fully designed where the assessment needs it requires are previously analyzed.