Desarrollo de una arquitectura de software para el robot móvil Lázaro

Development of a software architecture for mobile robot Lázaro

Este artículo describe el desarrollo de una arquitectura de software para el robot móvil Lázaro, desarrollado en el Laboratorio de Prototipos de la Universidad Nacional Experimental del Táchira. La arquitectura propuesta posee tres niveles, un nivel base que gestiona el uso de los distintos elementos del robot a bajo nivel. Un segundo nivel de desarrollo formado por un conjunto de librerías que permiten generar aplicaciones para el control del robot en conjunto con el nivel base. Por último, un nivel de interfaz que permite el control y programación de Lázaro a alto nivel. En esta capa se le brinda al usuario una interfaz que consta de un panel de control directo y un simulador 3D, donde se pueden observar las acciones que ejecutan los actuadores, además se puede monitorear la información sensorial y se pueden programar las instrucciones a ser ejecutadas por el robot móvil. Finalmente, se presentan varios casos de prueba para verificar las funcionalidades y capacidades de esta arquitectura desarrollada en C#.

INTRODUCCIÓN

Una arquitectura de software comprende la estructura, el funcionamiento e interacción entre las diversas partes del software y como tal, estas pueden aplicarse en el desarrollo de sistemas de diversas áreas 1. Específicamente, para el caso de los robots existen fundamentalmente tres grupos de arquitecturas que engloban el universo de posibilidades: la arquitectura deliberativa o jerárquica, en la que todas las funciones y módulos actúan de manera secuencial 2-3; en este caso, es común observar tres módulos: percepción, planeación y acción. Posteriormente aparece la arquitectura reactiva o basada en comportamientos 4 esto propone métodos reactivos de respuesta que son especialmente útiles cuando no se conoce completamente el entorno donde actúa un robot. Estos dos grupos de arquitecturas poseen ciertas ventajas: en el caso de la arquitectura deliberativa, permite al robot una rápida actuación en un entorno ya estudiado, mientras que la arquitectura reactiva, permite al robot responder frente a imprevistos que puedan surgir durante la ejecución de sus tareas 5,6. Adicionalmente, aparecen arquitecturas híbridas, que toman características de los dos grupos anteriores para lograr una mejor respuesta en el robot al momento de ejecutar las tareas 7,8.

Adicionalmente al paradigma adoptado al desarrollar una arquitectura, se han implementado herramientas de inteligencia artificial con el propósito de hacer más eficiente al robot frente a las tareas a efectuar. En el área de la robótica móvil, el problema de la navegación en entornos no estructurados presenta continuas mejoras al hacer uso de estas herramientas. En 9 se presenta una arquitectura reactiva que utiliza redes neuronales y un controlador difuso para reconocer el medio ambiente y reaccionar a problemas que se presenten al robot (Ejemplo: presencia de obstáculos).