Dynamic motion planning for a tethered inspection rover

Mobile robots for inspection purposes have been increasingly studied, developed and perfected to achieve new possibilities and face new challenges. In this context, a particular challenging scenario is the motion planning for autonomous mobile robots with movement related constraints. The scope of this thesis is to develop a motion planning routine capable of managing constraints arising from the presence of a tether cable on a robot, more specifically a rover designed for subfloor inspection. The dynamic motion planning RRTx algorithm was implemented with the herein developed geometric approach, followed by improvements in the system structure and communication to increase the autonomy of the rover. Simulations, performance comparisons and experimental tests were conducted to investigate the functionality, efficiency and reliability of the developed method, with results indicating an operating time reduction of 90% if compared to the previous algorithm, a success rate of effectively 100% and an improved communication system remarkably efficacious, especially with the implementation of the devices integration by shared environment. The outcomes signal the achievement of a fast, efficient and most of all promising solution for the dynamic motion planning for tethered robots with constraints.

I robot mobili per l'ispezione sono stati sempre più studiati, sviluppati e perfezionati per raggiungere nuove possibilità e affrontare nuove sfide. In questo contesto, uno scenario particolarmente impegnativo è la pianificazione del movimento dei robot mobili autonomi con restrizioni del movimento. Lo scopo di questa tesi è sviluppare una routine di pianificazione del movimento in grado di gestire le restrizioni derivanti dalla presenza di un cavo di tethering su un robot, nello specifico un rover progettato per l'ispezione del sottopavimento. L'algoritmo di pianificazione dinamica del movimento RRTx è stato implementato con l'approccio geometrico qui sviluppato, seguito da miglioramenti nella struttura del sistema e nella comunicazione per aumentare l'autonomia del rover. Simulazioni, confronti prestazionali e prove sperimentali sono state condotte per valutare la funzionalità, l'efficienza e l'affidabilità del metodo sviluppato. I risultati mostrano una riduzione del tempo operativo del 90% rispetto all'algoritmo precedente, un tasso di successo effettivo del 100% e un migliore sistema di comunicazione notevolmente efficace, soprattutto grazie all'implementazione dell'integrazione dei dispositivi per ambiente condiviso. I risultati segnalano il raggiungimento di una soluzione veloce, efficiente e soprattutto promettente per la pianificazione dinamica del movimento dei robot allacciati con restrizioni.