Vehículo terrestre no tripulado para desactivación de artefactos explosivos.

En el grupo SIRP de la Facultad de Ingeniería de la Pontificia Universidad Javeriana, se tiene una línea de investigación fuerte en robótica móvil, dentro de este campo, se ha trabajado en el desarrollo de plataformas de robots dedicadas al problema de detección y localización de minas antipersonales [1 [6 [7 [8. Los esfuerzos del grupo de investigación, se han enfocado en este tema, siendo una problemática que conlleva un alto contenido social, dada la tragedia humana que genera este problema en nuestro medio. Este tipo de artefactos explosivos no son los únicos que pueden ser ubicados para hacer daño a los equipos que trabajan en la tarea de seguridad nacional. La robótica otorga la posibilidad de realizar una solución viable, que permite trasladar el trabajo que requieren las operaciones de intervención o exploración de lugares de riesgo, a un robot móvil capaz de reemplazar al hombre, eliminando así el riesgo implícito para el humano. Este robot debe recorrer el ambiente en lugar del hombre y entregar el retorno visual suficiente para que el operador pueda tomar las decisiones de movimiento que estime sean adecuadas para realizar la tarea de exploración. Se quiere con ello reducir el riesgo de muerte o de mutilación de quienes realizan la labor de exploración de ambientes probablemente alterados o que presentan algún tipo de riesgo para el ser humano. Para alcanzar el objetivo de tener en el país un sistema de robot móvil que pueda ser operado de manera remota, desde un lugar seguro ya se han realizado, por parte del grupo de investigación, estudios que han permitido el desarrollo de prototipos de robots móviles. En cada una de las versiones propuestas se diseñaron, implementaron y evaluaron entre otros, plataformas mecánicas móviles con sistemas de tracción por orugas o por ruedas en ambiente natural. Ambiente natural en el marco del trabajo realizado implica lugares donde el suelo está compuesto por pasto o tierra y no tiene la regularidad del asfalto y los objetos ubicados alrededor del robot son piedras, árboles o agua. Como resultado de estos desarrollos se tiene en la actualidad un robot con tracción en las seis ruedas equipado con sensores para medición de distancia, compás magnético, detector de metales, cámara de vídeo y sensores de aceleración. Este robot, llamado Úrsula, se ha probado en diferentes tipos de terreno y se ha encontrado que es efectivo en sitios donde la pendiente del terreno no es muy alta o donde no existen obstáculos que limiten el accionar del sistema. Úrsula se desplaza de manera adecuada sobre una superficie pero no tiene capacidad para superar obstáculos. El robot puede ser tele operado desde un computador remoto para ello se diseñó una interfaz para controlar el robot y el brazo. Esta interfaz fue elaborada inicialmente en LabView® y posteriormente se rediseñó en Visual Studio C++. Por otra parte, se han desarrollado algoritmos para la navegación de robots utilizando diferentes tipos de sensores, estos algoritmos han sido objeto de publicaciones conjuntas con el grupo de Robótica e Inteligencia Artificial del LAAS/CNRS [7 [9 [10 [12 [15. El diseño electrónico de la plataforma debe ser modular y distribuido, debe permitir su fácil mantenimiento y debe contener un espacio para introducir un banco de baterías que entreguen la energía suficiente para que la plataforma opere estar conectada a una toma de corriente. Los motores que se dimensionen deben tener las características necesarias de torque que garanticen la operación de la plataforma realizando la tarea de superar obstáculos. En este proyecto se tomará como base la experiencia adquirida en proyectos anteriores en el área de sensores, algoritmos de control de movimiento, control de motores, etc. [1 [2. En el caso de este proyecto, se trabajará dentro del marco de vehículos no tripulados, siendo esta una posible traducción de UGV. Los UGV pueden concebirse como una subdivisión de la robótica móvil pues en esencia estos vehículos son robots, o presumen muchas de las características que típicamente se les atribuye a los robots. El término UGV se ha usado con mayor frecuencia para referirse a la utilización de vehículos en aplicaciones militares, pero actualmente también comienza a tomar fuerza como una referencia a vehículos terrestres no tripulados en cualquier contexto; similar a los vehículos terrestres, el término UAV se emplea para referirse a vehículos aéreos. En general, los UGV se catalogan en vehículos autónomos o teleoperados, y en cualquiera de las dos modalidades representan un segmento que promete tener un crecimiento en su desarrollo en los próximos años. . Algunas aplicaciones en el campo militar de los UGV, se ilustran en la página de la organización no gubernamental Globalsecurity, en cuyo sitio se mencionan algunos proyectos como el UGV soldier o el Dragon Runner, entre los vehículos ligeros. Otro sitio que presenta información sobre el tema es la página de la Association for Unmanned Vehicle Systems International (AUVSI); en su sitio en Internet se pueden encontrar links y comunicaciones de esta asociación. Dada la complejidad del desarrollo de este tipo de robots (UGV), en este proyecto se propone hacer una plataforma de robot móvil con una concepción modular que soporte un sistema de visión básico para la exploración o retorno visual hacia el operador y que tenga previsto en su diseño, la opción en un futuro de poder contener más sensores ampliando su capacidad perceptual. Este robot debe estar diseñado para explorar áreas desconocidas o que impliquen riesgo para el ser humano. Nuestras Fuerzas Militares están en constante riesgo dado que tienen que ejecutar misiones en ambientes que pueden haber sido intervenidos con IED (Improvised Explosive Devices). Tomando como base la experiencia de la Armada Nacional en las actividades de seguridad del país, se quiere en este proyecto realizar un UGV que apoye la labor de intervención en áreas de conflicto, dado que tendrá que intervenir en lugares donde probablemente se hayan ubicado algún tipo de explosivo y con ello facilita la labor de localización o desactivación del dispositivo. En este proyecto se contará con un equipo de trabajo conformado por personal de la Armada y de la Universidad que a partir de su conocimiento desarrollarán un UGV que sea útil para la labor que cumplen las Fuerzas Militares. Este tipo de robots se encuentran en el mercado internacional y la Armada de Colombia ya conoce el potencial y las limitaciones que estos equipos comerciales ofrecen. Dentro de los equipos adquiridos, a un precio de alrededor de 400 millones de pesos, se encuentra el robot VanguardTM MK2B. Esta herramienta cuenta con una tracción por orugas, un sistema de cámaras y un brazo manipulador. La plataforma se controla desde un PC portátil. Se puede manejar tanto la base móvil, como el brazo manipulador desde teclado o por joystick. El personal de la Armada, que ha realizado labores de entrenamiento con el robot VanguardTM MK2B conoce los alcances y limitaciones del mismo, por ello las informaciones que ellos tienen son importantes para conseguir un desarrollo con una potencialidad mayor, dentro del marco de aplicación en las que opera este equipo comercial. Este conocimiento será aprovechado para la construcción del UGV objeto de este proyecto de investigación y desarrollo tecnológico. Bibliografía 1. Camilo Campo; Javier Coronado y Javier Rizo. Sistema móvil para la detección y localización de minas antipersonales. Trabajo de Grado Ingeniería Electrónica. Director: Carlos Parra. Pontificia Universidad Javeriana. 2001. 2. Luis Ruiz y Jorge Suárez. Sistema de búsqueda de objetos metálicos en ambientes exteriores. Trabajo de Grado Ingeniería Electrónica. Director: Carlos Parra. Pontificia Universidad Javeriana. 2001. 3. Alejandro Forero y Carlos Parra. Automatic Extraction of Semantic Characteristics from Outdoor Images for Visual Robot Navigation. En International Symposium on Robotics and Automation, ISRA¿04. Querérato. México. 2004. 4. Hernán Guzmán, Camilo Roa, Fredy Ruiz, Javier Rizo, Javier Coronado y Carlos Parra. Detector de metales manejado en frecuencia para detección de minas antipersonales. En IEEE/Andescon 2004, Bogotá. Colombia. 5. Javier Coronado, Carlos Parra y Javier Rizo. Análisis de textura para la detección de regiones sobre la superficie del suelo. En IEEE/Andescon 2004, Bogotá. Colombia. 6. Camilo Campo, Javier Coronado, Javier Rizo, Camilo Otálora y Carlos Parra. Una herramienta robótica para la detección y localización de minas antipersonales. Publicado en la Revista de la Asociación de Ingenieros Javerianos. 2003. 7. Javier Rizo, Javier Coronado, Camilo Campo, Alejandro Forero, Camilo Otálora, Michel Devy y Carlos Parra. URSULA : Robotic Demining System. En International Conference on Advanced Robotics ICAR/IEEE. Coimbra. Portugal. 2003. 8. Jorge Suárez, Alexander Ruiz y Carlos Parra. Robot de exploración de ambientes exteriores para la detección de objetos metálicos Detek. En IEEE Latin American CAS Tour. Bogotá. Noviembre 2002. 9. Rafael Murrieta, Carlos Parra y Michel Devy. Visual Navigation on Natural Enrinnoments: From Range and Color Data to a Landmark based model. Journal Autonomous Robots. Vol. 13, n. 2 Septiembre de 2002. 10. Rafael Murrieta, Carlos Parra, Michel Devy, Benjamín Tovar y Claudia Esteves. Building Multi-Level Models: From Landscape to landmarks. 11. Carlos Parra, Rafael Murrieta, Michel Devy y Maurice Briot. 3D Modelling and robot localization from visual and range data in natural scenes. Lectures Notes in Computer Science. Springer- Verlag, 1999. 12. Javier Coronado, Gabriel Aviña, Michel Devy y Carlos Parra. Towards Landmine Detection using Artificial Vision. Aceptado para publicación en la IEEE/IROS 2005. Edmonton. Canadá. 13. Javier Coronado. Integración de capacidades para la navegación de un robot móvil. Trabajo de Investigación de Maestría en Ingeniería