Una arquitectura eficiente de percepción de alto nivelnavegación visual para robots autónomos en entornos estructurados

Resumen

Esta tesis describe el diseño e implementación de un robot móvil capaz de realizar una interpretación estructural del entorno usando únicamente información sensorial de tipo visual y propioceptivo. El comportamiento deseado es la navegación en tiempo real basada en esta interpretación, en lugar de la estrictamente reactiva a los estímulos inmediantos. Optmamos por un criterio de diseño fundamentalmente predictivo: el sistema debe anticipar las consecuencias de sus acciones, mostrando una cierta comprensión predictiva de la escena en la que se mueve. Se propone soluciones para todos los niveles de la percepción. En las etapas inferiores se ha desarrollado una técnica de extracción de segmentos con información de color, de gran potencia expresiva y eficiencia computacional. Con objeto de inferir propiedades euclídeas del espacio se presenta una colección de métodos de autocalibración que, apoyándose en el formalismo de la geometría proyectiva, aprovechan también la información odométrica de agente autónomo. La percepción de alto nivel, finalmente, se resuelve mediante un ciclo de generación, seguimiento y corroboración de hipótesis modelizadoras del entorno, que son mantenidas en una representación interna estable y sintonizada con los movimientos del agente. La principal característica de este mecanismo es la interacción constante entre los procesos perceptivos ascendentes, guiados por los estímulos sensoriales, y los descendentes, guiados por los modelos previos. Todos estos elementos se integran en una arquitectura hardware-software eficiente, modular y flexible, en la que acción y percepción cooperan estrechamente para lograr la robustez y continuidad necesarias en la navegación.