Arquitectura software de un vehículo autónomo usando ROS 2

Abstract

En este Trabajo Fin de Grado se presenta el rediseño e implementación de la arquitectura software de un vehículo autónomo, basado en un Renault Twizy, utilizando como plataforma de desarrollo Robot Operating System 2 (ROS 2). Partiendo de un prototipo inicial compuesto por dos microordenadores HummingBoard –uno dedicado a comunicaciones y otro, denominado módulo de control, encargado de ejecutar las tareas de percepción, planificación y actuación–, se introduce un nuevo módulo de mayor rendimiento, denominado PC Fusión, encargado de procesar los datos de los sensores y ejecutar la fusión de información, liberando de carga computacional al módulo de control original. Se propone además una reorganización física de conexiones USB y CAN, así como la implementación de una conexión lógica basada en MQTT para integrar el PC Fusión en el sistema. Se diseñan y desarrollan nodos ROS 2 especializados (percepción de cámara, ultrasonidos, RFID, recepción y emisión CAN, fusión de datos y planificación de ruta) que se orquestan desde un nodo principal (main_node), mientras que el módulo de control queda dedicado exclusivamente a la actuación sobre acelerador, marchas y dirección.

This Final Degree Project presents the redesign and implementation of the software architecture of an autonomous vehicle, based on a Renault Twizy, using Robot Operating System 2 (ROS 2) as the development platform. Starting from an initial prototype consisting of two HummingBoard microcomputers -one dedicated to communications and the other, called the control module, responsible for executing perception, planning and action tasks- a new, higher-performance module called PC Fusion is introduced, responsible for processing sensor data and executing information fusion, freeing the original control module from computational load. A physical reorganisation of USB and CAN connections is also proposed, as well as the implementation of an MQTT-based logical connection to integrate the Fusion PC into the system. Specialised ROS 2 nodes (camera perception, ultrasound, RFID, CAN reception and transmission, data fusion and route planning) are designed and developed, which are orchestrated from a main node (main_node), while the control module is dedicated exclusively to acting on the accelerator, gears and steering.