Analysis and development of a street crossing strategy for an autonomous mobile robot

In recent years vehicle automation has become increasingly important, starting with the introduction of safety systems that aim to limit human error, up to the actual autonomous driving, applied not only to the transport of people but also of material goods. The Yape project was born precisely from the idea of the urban delivery: Yape is in fact an autonomous terrestrial drone for last-mile delivery, capable of transporting food and goods. Among the various issues relating to autonomous driving in the urban environment, this Master Thesis focuses on the complex problem of autonomous road crossing. In particular, the crossing strategy that has been developed results to be reliable in the vast majority of cases, i.e. it allows Yape to safely cross any type of pedestrian crossing. The crossing strategy presented in this work was first validated by creating an ad hoc simulation environment, and then experimentally tested in the real world. The creation of a simulation environment allowed both to fine-tune the developed strategy and to determine its success rate, considering the number of times the crossing was successful compared to the total number of tests. The results obtained in this work have shown that autonomous road crossing takes place with a high success rate (over 90%) and with good performances, in terms of both the time taken to cross the road and the actions performed by the robot during the interaction with the vehicles. The experimental analysis carried out in a realistic environment confirmed the good level of operation of the proposed crossing strategy.

Negli ultimi anni l'automazione dei veicoli ha acquisito sempre maggiore importanza, a partire dall'introduzione di sistemi di sicurezza che mirano a limitare l'errore umano, fino ad arrivare alla guida autonoma vera e propria, applicata non solo al trasporto di persone ma anche di beni materiali. Il progetto Yape nasce proprio dall'idea dell'urban delivery: Yape è infatti un drone terrestre autonomo per la consegna dell'ultimo miglio, in grado di trasportare cibo e beni. Tra le varie problematiche relative alla guida autonoma nell'ambiente urbano, questa Tesi focalizza l'attenzione sul complesso problema dell'attraversamento stradale autonomo. In particolare, la strategia di attraversamento che è stata sviluppata risulta essere affidabile nella stragrande maggioranza dei casi, ovvero consente a Yape di attraversare in sicurezza qualsiasi tipo di passaggio pedonale. La strategia di attraversamento presentata in questo lavoro sarà prima validata attraverso la creazione di un ambiente di simulazione ad hoc, e poi testata sperimentalmente nel mondo reale. La creazione di un ambiente di simulazione ha permesso sia la messa a punto della strategia sviluppata sia di determinarne la percentuale di successo, considerando il numero di volte in cui l'attraversamento è andato a buon fine rispetto al numero totale di test. I risultati ottenuti in questo lavoro hanno dimostrato che l'attraversamento stradale autonomo avviene con un alto tasso di successo (oltre il 90%) e con buone prestazioni, sia in termini di tempo impiegato per attraversare la strada che di azioni compiute dal robot durante l'interazione con i veicoli. L'analisi sperimentale condotta in un ambiente realistico ha confermato il buon livello di funzionamento della strategia di attraversamento proposta.