Aplicación de algoritmos de navegación autónoma en entornos estáticos desconocidos para el robot TurtleBot3 sobre ROS

dc.contributor.advisorJacinto Gómez , Edwar
dc.contributor.authorPachón Márquez, Daniela Esperanza
dc.contributor.orcidJacinto Gómez, Edwar [0000-0003-4038-8137]
dc.date.accessioned2026-02-06T23:53:35Z
dc.date.available2026-02-06T23:53:35Z
dc.date.created2025-11-25
dc.descriptionEste proyecto aborda el desafío de navegación autónoma para un robot TurtleBot3 en entornos estáticos desconocidos. Se busca implementar una serie de algoritmos de navegación basado en SLAM sobre ROS que genere mapas y tareas de navegación. la solución propuesta integra un paquete ROS personalizado que incorpora procesamiento de datos LiDAR 360°. El sistema se ejecutará en la plataforma TurtleBot3 Burger con Raspberry Pi 4, empleando algoritmos de bajo consumo computacional (Hector SLAM, Gmapping) y un “stack” de ROS para el algoritmo “move_base”. Se validará en tres entornos reales (salón, pasillo, espacio abierto) con métricas de localización y cobertura.
dc.description.abstractThis project addresses the autonomous navigation challenge for a TurtleBot3 robot in unknown static environments. The goal is to implement a series of navigation algorithms based on SLAM over ROS that generate maps and navigation tasks. The proposed solution integrates a custom ROS package that incorporates 360° LiDAR data processing. The system will run on the TurtleBot3 Burger platform with Raspberry Pi 4, employing low computational cost algorithms (Hector SLAM, Gmapping) and a ROS stack for the move_base algorithm. It will be validated in three real environments (classroom, hallway, open space) with localization and coverage metrics.
dc.format.mimetypepdf
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11349/100295
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Distrital Francisco José de Caldas
dc.relation.referencesF. Rubio, F. Valero y C. Llopis-Albert, "A review of mobile robots: Concepts, methods, theoretical framework, and applications," International Journal of Advanced Robotic Systems, vol. 16, no. 2, pp. 1-22, Mar. 2019. [En línea]. Disponible en: https://journals.sagepub.com/doi/pdf/10.1177/1729881419839596
dc.relation.referencesE. Agudelo Prieto y P. A. Garces Quintero, “Diseño e implementación de un robot móvil autónomo con detección de color,” Proyecto de grado para optar al título de Tecnólogos Electrónicos, Facultad de Ingeniería Electrónica, Universidad de San Buenaventura, Bogotá D.C., 2006. [En línea]. Disponible en: http://biblioteca.usbbog.edu.co:8080/Biblioteca/BDigital/37903.pdf
dc.relation.references"Robot Operating System", Wikipedia, The Free Encyclopedia, 2024. [En línea]. Disponible en: https://en.wikipedia.org/wiki/Robot_Operating_System.
dc.relation.referencesOpen Robotics, "About internal ROS 2 interfaces," ROS 2 Documentation, 2020. [Online]. Available: https://docs.ros.org/en/dashing/Concepts/About-Internal-Interfaces.html.
dc.relation.references"ROS - Robot Operating System," Generation Robots. [En línea]. Disponible en: https://www.generationrobots.com/blog/en/ros-robot-operating-system-2/
dc.relation.referencesM. T. Tamang, D. Maheriya, T. Sutharssan y M. S. Sharif, "Autonomous Navigation For TurtleBot3 Robots in Gazebo Simulation Environment," Grupo de Investigación en Tecnologías Inteligentes, Facultad de Arquitectura, Computación e Ingeniería, Universidad del Este de Londres (UEL), Londres, Reino Unido. [En línea]. Disponible en: https://repository.uel.ac.uk/download/41a23c69bc9eaa6b0bc74bcae3bfac3f217f0a0f6e7e95cd3578008089ba5a5a/747319/Autonomous%20Navigation%20For%20TurtleBot3%20Robots%20in%20Gazebo%20Simulation%20Environment%20-%20AM.pdf
dc.relation.referencesRobodyne Services, "TurtleBot 3 Burger Pi," 2025. [En línea]. Disponible en: https://robodyne-services.com/turtlebot-3-burger-pi/?lang=it
dc.relation.referencesROBOTIS, "TurtleBot3 Overview," ROBOTIS e-Manual, 2025. [en línea]. Disponible en: https://emanual.robotis.com/docs/en/platform/turtlebot3/overview/.
dc.relation.referencesROBOTIS, "3. 4. Hardware Assembly," TurtleBot3 e-Manual, 2025. [En línea]. Disponible en: https://emanual.robotis.com/docs/en/platform/turtlebot3/hardware_setup/
dc.relation.referencesS. A. Cortázar Palomeque, “Sistema de navegación robótica móvil con láser 360° Lidar para plataforma TURTLEBOT3,” Universidad Distrital Francisco José de Caldas, 2022. [En línea]. Disponible en: http://hdl.handle.net/11349/28214
dc.relation.referencesF. H. Martínez S., "TurtleBot3 robot operation for navigation applications using ROS," Tekhnê, vol. 18, no. 2, pp. 19-24, Jul.–Dec. 2021, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá, Colombia. [En línea]. Disponible en: https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/tekhne/article/download/19261/18120/114635
dc.relation.referencesC. F. Penagos & L. Á. Pacheco Especificación, diseño, construcción modelo y evaluación de un prototipo de robot móvil para aplicaciones de navegación en ambientes humanos. [online]. Disponible en: http://hdl.handle.net/11349/16135
dc.relation.referencesC. F. Penagos Adecuación de LiDAR en ARMOS TurtleBot y desarrollo de tarea de localización y mapeo simultáneo SLAM con ROS. [online]. Disponible en: http://hdl.handle.net/11349/94189
dc.relation.referencesRobotnik, "Navegación autónoma y robots móviles," Robotnik, 2025. [En línea]. Disponible en: https://robotnik.eu/es/navegacion-autonoma-y-robots-moviles/
dc.relation.references"Lidar para AGV, robot, navegación interior y exterior," Leishen Lidar. [En línea]. Disponible en: https://www.leishenlidar.com/es/aplicaciones/lidar-para-agv-robot-navegacion-interior-y-exterior/
dc.relation.referencesS. Macenski, "slam_toolbox," ROS Wiki, 2021. [En línea]. Disponible en: http://wiki.ros.org/slam_toolbox
dc.relation.referencesRobotis, "TurtleBot3 LDS-01 Appendix," ROBOTIS e-Manual, 20-May-2018. [En línea]. Disponible en: https://emanual.robotis.com/docs/en/platform/turtlebot3/appendix_lds_01/
dc.relation.referencesVelodyne LiDAR, Inc., "Puck Hi-Res - 3D LIDAR Sensor," Clearpath Robotics Store, 17-April-2018. [En línea]. Disponible en: https://store.clearpathrobotics.com/collections/3d-lidar/products/puck-hi-res
dc.relation.referencesJ. A. Vega Solano, J. Andrés Roman Verdesoto y T. S. Gavilánez Gamboa, "Desarrollo de un Robot autónomo para mapeo de entornos usando un sensor Lidar," Tesis, Universidad Politécnica Salesiana, Ecuador, 2024. [En línea]. Disponible en: http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/27774
dc.relation.referencesJ. M. Calero, D. M. Vaca, J. T. Gualán y A. C. Cornejo, "Diseño e implementación de un sistema de localización y mapeo simultáneos (SLAM) para la plataforma robótica ROBOTINO®," Revista Politécnica —EPN, vol. 42, no. 89, pp. 104-118, 2022. [En línea]. Disponible en: https://revistapolitecnica.epn.edu.ec/ojs2/index.php/revista_politecnica2/article/view/178
dc.relation.referencesJ. Qiao, J. Guo, y Y. Li, "Simultaneous localization and mapping (SLAM)-based robot localization and navigation algorithm," Applied Water Science, vol. 14, Artículo 151, 2024. [en línea]. Disponible en: https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s13201-024-02183-6.pdf
dc.relation.referencesA. K. Kashyap y K. Konathalapalli, "Autonomous navigation of ROS2 based Turtlebot3 in static and dynamic environments using intelligent approach," Int. J. Inf. Technol., 2025. [En línea]. Disponible en: https://link.springer.com/article/10.1007/s41870-025-02500-5
dc.relation.referencesA. D. Suárez-Gómez y W. J. Pérez-Holguín, "Sistema de odometría basado en codiseño H/S para un robot móvil diferencial," en Memorias del Congreso Internacional de Ciencia e Ingeniería (CICI), 2020. Disponible en: https://cici.unillanos.edu.co/autores/memorias
dc.relation.referencesB. M. Al-Hadithi, "¿Qué es la odometría?", LinkedIn, 18-sep-2022. [En línea]. Disponible en: https://www.linkedin.com/pulse/qu%C3%A9-es-la-odometr%C3%ADa-arme-rob%C3%B3tica-m%C3%B3vil/
dc.relation.referencesS. Barquero Meléndez, "Desarrollo de sistema de locomoción y odometría en un robot móvil para navegación en espacios no uniformes," Anteproyecto de graduación para optar por el título de Ingeniero en Mecatrónica, Instituto Tecnológico de Costa Rica, Cartago, Costa Rica, agosto 2020. [En línea]. Disponible en: https://repositoriotec.tec.ac.cr/bitstream/handle/2238/11517/TFG_Sebastian_Barquero_Melendez.pdf?sequence=1&isAllowed=y
dc.relation.referencesJ. P. García Rodríguez y M. J. Gómez Sierra, Optimizador de Odometría en un Sistema Embebido, Trabajo de grado, Facultad de Ingeniería, Dept. de Electrónica, Pontificia Universidad Javeriana, Bogotá, Colombia, 2022. [En línea]. Disponible en: https://apidspace.javeriana.edu.co/server/api/core/bitstreams/6bc994ab-1501-411c-b183-b9bf788a6ab2/content
dc.relation.references"Localización y mapeo simultáneos", Wikipedia, The Free Encyclopedia, [en línea]. Disponible en: https://en.wikipedia.org/wiki/Simultaneous_localization_and_mapping
dc.relation.referencesJ. Wang, Z. Li, Y. Zhang, y L. Wang, "Enhancing SLAM algorithm with Top-K optimization and semantic descriptors," Scientific Reports, vol. 15, art. 90968, 2025. [en línea]. Disponible en: https://www.nature.com/articles/s41598-025-90968-3
dc.relation.referencesG. Grisetti, C. Stachniss y W. Burgard, "Improved Techniques for Grid Mapping With Rao-Blackwellized Particle Filters," IEEE Transactions on Robotics, vol. 23, no. 1, pp. 34-46, 2007. [En línea]. Disponible en: https://www.ipb.uni-bonn.de/wp-content/papercite-data/pdf/grisetti07tro.pdf
dc.relation.referencesC. Cadena, L. Carlone, H. Carrillo, Y. Latif, D. Scaramuzza, J. Neira, I. Reid y J.J. Leonard, "Past, Present, and Future of Simultaneous Localization and Mapping: Toward the Robust-Perception Age," IEEE Transactions on Robotics, vol. 32, no. 6, pp. 1309-1332, 2016. [En línea]. Disponible en: https://rpg.ifi.uzh.ch/docs/TRO16_cadena.pdf
dc.relation.referencesM. Quigley, K. Conley, B. Gerkey, J. Faust, T. Foote, J. Leibs, R. Wheeler y A. Ng, "ROS: an open-source Robot Operating System," en ICRA Workshop on Open Source Software, Kobe, Japón, 2009. [En línea]. Disponible en: http://ai.stanford.edu/~mquigley/papers/icra2009-ros.pdf
dc.relation.referencesS. Kohlbrecher, O. von Stryk, J. Meyer y U. Klingauf, "A Flexible and Scalable SLAM System with Full 3D Motion Estimation," en Proc. IEEE Int. Symp. Safety, Security, and Rescue Robotics (SSRR), Kyoto, Japón, pp. 155–160, 2011. [En línea]. Disponible en: http://mlab-upenn.github.io/f110/readings/downloads/HectorSLAM11.pdf
dc.relation.referencesS. Kohlbrecher, J. Meyer, O. von Stryk y U. Klingauf, "Hector Open Source Modules for Autonomous Mapping and Navigation with Rescue Robots," en Proc. IEEE Int. Symp. Safety, Security, and Rescue Robotics (SSRR), 2013. [En línea]. Disponible en: http://wiki.ros.org/hector_slam
dc.relation.referencesROS.org Wiki Contributors, "hector_slam," ROS Wiki, 2021. [En línea]. Disponible en: http://wiki.ros.org/hector_slam
dc.relation.referencesS. Macenski, F. Martín, R. White y J. Gin, "SLAM Toolbox: SLAM for the dynamic world," Journal of Open Source Software, vol. 6, no. 61, Art. 2783, 2021. [En línea]. Disponible en: https://www.theoj.org/joss-papers/joss.02783/10.21105.joss.02783.pdf
dc.relation.referencesMathWorks, "lidarSLAM - Perform localization and mapping using lidar scans," MATLAB Documentation, 2024. [En línea]. Disponible en: https://www.mathworks.com/help/nav/ref/lidarslam.html
dc.relation.referencesMathWorks, "Implementar localización y mapeo simultáneos (SLAM) con escaneos Lidar," MATLAB & Simulink, 2025. [En línea]. Disponible: https://la.mathworks.com/help/nav/ug/implement-simultaneous-localization-and-mapping-with-lidar-scans.html
dc.relation.referencesMathWorks, "addLoopClosure - Add loop closure to map - MATLAB", MathWorks Documentation, 2022. [En línea]. Disponible en: https://la.mathworks.com/help/lidar/ref/lidarscanmap.addloopclosure.html
dc.relation.referencesMathWorks, "Build a Map Using Lidar SLAM with ROS in MATLAB," MATLAB & Simulink Documentation, 2025. [En línea]. Disponible en: https://la.mathworks.com/help/ros/ug/build-a-map-using-lidar-slam-with-ros-in-matlab.html
dc.relation.referencesL. Lixing, W. Xu, Y. Xin, L. Hongjie, L. Jianping y W. Pengfei, "Path planning techniques for mobile robots: Review and prospect," Expert Systems with Applications, vol. 246, p. 120168, Oct. 2023. [En línea]. Disponible en: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S095741742300756X
dc.relation.referencesÁ. M. Valencia-Mendieta, J. Pacheco-Hernández, J. Salas-Meneses, R. Galván-Guerra y S. A. García-Sánchez, "Comparación de algoritmos de planeación de ruta para un robot móvil tipo Ackermann mediante ROS," Publicación Semestral Pädi, vol. 12, no. Especial 4, pp. 332–344, 2024. [En línea]. Disponible en: https://dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/10097433.pdf
dc.relation.referencesP. Pädi, "Navegación autónoma de robot móvil diferencial con algoritmo A*," Boletín Científico De Ciencias Básicas E Ingenierías Del ICBI, vol. 10, no. Especial5, pp. 67–72, 2021. [En línea]. Disponible en: https://repository.uaeh.edu.mx/revistas/index.php/icbi/article/view/10145
dc.relation.referencesB. K. Jogeshwar y K. Lochan, "Algorithms for Path Planning on Mobile Robots," IFAC PapersOnLine, vol. 55, no. 1, pp. 94–100, 2022. [En línea]. Disponible en: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S240589632200016.
dc.relation.referencesQ. He, Z. Wang, K. Li, et al., "Research on autonomous navigation of mobile robots based on IA-DWA algorithm," Scientific Reports, vol. 15, no. 2099, 2025. [En línea]. Disponible en: https://www.nature.com/articles/s41598-024-84858-3
dc.relation.referencesJ. Sturm, N. Engelhard, F. Endres, W. Burgard y D. Cremers, "A Benchmark for the Evaluation of RGB-D SLAM Systems," en Proc. IEEE/RSJ Int. Conf. Intelligent Robots and Systems (IROS), Vilamoura, Portugal, pp. 573-580, 2012. [En línea]. Disponible en: https://cvg.cit.tum.de/data/datasets/rgbd-dataset
dc.relation.referencesA. T. L. Ong y W. S. Sze, "Quantitative performance evaluation of 2D grid mapping SLAM algorithms," en 2018 7th IEEE International Conference on Control System, Computing and Engineering (ICCSCE), Penang, Malasia, 2018. [En línea]. Disponible en: https://ieeexplore.ieee.org/
dc.relation.referencesA. H. Nicholson, M. Garcia Ortiz y H. Zhang, "A Comparative Analysis of SLAM Algorithms for Real-World Robotics Applications," International Journal of Robotics Research, vol. 39, no. 9, pp. 1095-1124, 2020. [En línea]. Disponible en: https://journals.sagepub.com/home/ijr
dc.relation.referencesT. Espinosa, M. Garrido y R. Barber, "Map evaluation techniques for cooperative robot localization using ROS and RViz," Journal of Physical Agents, vol. 13, no. 2, 2019. [En línea]. Disponible en: https://polipapers.upv.es/index.php/jpa
dc.rights.accesoAbierto (Texto Completo)
dc.rights.accessrightsOpenAccess
dc.subjectInteligencia artificial
dc.subjectMapeo
dc.subjectNavegación Autónoma
dc.subjectRobot
dc.subjectRobótica Móvil
dc.subjectSensor
dc.subjectSLAM
dc.subject.keywordArtificial intelligence
dc.subject.keywordMapping
dc.subject.keywordAutonomous Navigation
dc.subject.keywordRobot
dc.subject.keywordMobile Robotics
dc.subject.keywordSensor
dc.subject.keywordSLAM
dc.subject.lembTecnología en Electrónica -- Tesis y disertaciones académicas
dc.subject.lembRobótica móvil
dc.subject.lembInteligencia artificial
dc.subject.lembAlgoritmos
dc.titleAplicación de algoritmos de navegación autónoma en entornos estáticos desconocidos para el robot TurtleBot3 sobre ROS
dc.title.titleenglishApplication of autonomous navigation algorithms in unknown static environments for the TurtleBot3 Robot on ROS
dc.typebachelorThesis
dc.type.degreeInvestigación-Innovación
dc.type.driverinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis

Archivos

Bloque original

Mostrando 1 - 2 de 2
No hay miniatura disponible
Nombre:
Licencia_de_uso_y_publicacion.pdf
Tamaño:
616.31 KB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Cargando...
Miniatura
Nombre:
PachonMarquezDanielaEsperanza2025.pdf
Tamaño:
7.6 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format

Bloque de licencias

Mostrando 1 - 1 de 1
No hay miniatura disponible
Nombre:
license.txt
Tamaño:
7 KB
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descripción: