Optimización de trayectoria de un robot móvil omnidireccional semiautónomo para la desinfección de ambientes con el uso de radiación UV tipo C

Abstract

La desinfección de ambientes, bajo el contexto del COVID-19, resulta importante para contener la propagación del virus Sars-CoV-2. Diversas investigaciones han sido desarrolladas con la finalidad de asegurar la desinfección de superficies mediante insumos químicos o máquinas de desinfección que salvaguarden la salud de las personas. En ese sentido, la optimización de trayectoria es una metodología que tiene como objetivo principal generar una trayectoria definida por una serie de waypoints que asegure la evasión de obstáculos y garantice la ruta optima según diversos objetivos, razón por la cual resulta atractiva su aplicación en la desinfección de ambientes debido a las necesidades de su comportamiento. Este trabajo comprende la optimización de trayectoria de desinfección de un robot móvil omnidireccional semiautónomo para maximizar la dosis UV-C suministrada a las superficies para asegurar la inactivación del virus Sars-CoV-2 en un 99.9 %. Para la navegación del robot móvil, se precarga un mapa donde el robot pueda navegar, su localización se obtiene por odometría, la generación de trayectoria se obtiene con el algoritmo de Dijkstra y, para lograr inactivar el virus en las superficies, se halló los waypoints mediante programación lineal utilizando el modelo de irradiación. La validación de desinfección se realizó mediante el análisis off-line de la dosis suministrada por las lámparas UV-C, ubicadas en los waypoints, a las superficies con marcadores colorimétricos sensibles a los rayos UV-C situados en el sótano 1 de la Universidad de Ingeniería y Tecnología (UTEC).

Disinfection of environments, in the context of COVID-19, is important to contain the spread of the Sars-CoV-2 virus. Several researches have been developed in order to ensure the disinfection of surfaces by means of chemical inputs or disinfection machines that safeguard people’s health. In this sense, trajectory optimization is a methodology whose main objective is to generate a trajectory defined by a series of waypoints that ensures the avoidance of obstacles and guarantees the optimal route according to different objectives, which is why its application in the disinfection of environments is attractive due to the needs of its behavior. This work comprises the optimization of the disinfection trajectory of a semiautonomous omnidirectional mobile robot to maximize the UV-C dose delivered to the surfaces to ensure 99.9 % inactivation of the Sars-CoV-2 virus. For the navigation of the mobile robot, a map is pre-loaded where the robot can navigate, its location is obtained by odometry, trajectory generation is obtained with Dijkstra’s algorithm and, to achieve inactivation of the virus on the surfaces, waypoints were found by linear programming using the irradiation model. Disinfection validation was performed by off-line analysis of the dose delivered by UV-C lamps, located at the waypoints, to surfaces with UV-C sensitive colorimetric markers located in basement 1 of the University of Engineering and Technology (UTEC).