[en] Searching and tracking are important behaviours for a mobile service robot to assist people, to search-and-rescue and, in general, to locate mobile objects, animals or humans. Even though searching might be evident for humans, for robots it is not, since it requires exploring, handling noisy sensors, coping with dynamic obstacles, and coordination in the case of multiple agents. In this thesis, we present several methods to search and track a person in an urban environment. All methods were fist tested extensively in simulation and then in real-life, using one or two mobile service robots, called Tibi and Dabo. The robots have laser range finders, which are used to navigate, to detect obstacles and to detect people's legs. Since we focus on search-and-track methods, we use existing methods for robot navigation, for people detection and person recognition. First tests are done with the hide-and-seek problem, in which the robot learns to catch the hider. Concretely, a Mixed Observable Markov Decision Process (MOMDP) model is used, in which the seeker's location is fully observable and the hider's location partially observable. Since the computational complexity depends on the number of states, we propose a hierarchical on-line method that reduces the state space by grouping them together. Although the method worked properly in simulation, in the real-life experiments the results were not satisfying and the on-line policy calculation was not fast enough to work in real-time. To handle larger environments, work in continuous state space and run in real-time, we propose to use an approach, the Continuous Real-time POMCP (CR-POMCP), that does Monte-Carlo simulations to learn a policy. The method performed correctly in simulation, but on the real robot it resulted in slow zigzag movements. Therefore, a new method is proposed, which uses the highest probable locations, according to its probability map (belief). Since the belief propagation of the POMCP resembles how a Particle Filter (PF) works, we also propose a method that uses a PF to maintain the belief. The PF method has to handle lack of observations, therefore, we introduce a special weight function. Both belief update methods take into account sensor and actuator noise, false negative detections, false positive detections (for a short time) and dynamic obstacles. Finally, a cooperative distributed multi-agent method is presented, it makes use of the previous belief update functions, but it uses all the agents' observations. Next, the search locations are assigned by exploring the working environment, taking into account: the belief, the distance to the search location and if another agent already will search close to it. Summarizing, the main contributions of this thesis are several methods to search and track a person in an urban environment with one or more mobile service robots. All these methods have been shown to work through a set of simulations and real-life experiments.

[es] La búsqueda y el seguimiento de personas son comportamientos importantes para un robot móvil de servicio para poder asistir, buscar y ayudar a la gente, y en general, para localizar un objeto, animal o humano. Aunque la búsqueda puede parecer muy fácil para los humanos, para los robots no lo es, ya que requiere explorar, manejar ruido de sensores, enfrentarse con obstáculos dinámicos y la coordinación en el caso de haber más agentes. En esta tesis, presentamos diferentes métodos para buscar y seguir a una persona en un entorno urbano. Todos los métodos han sido probados excesivamente en simulación y en experimentos reales, usando uno o dos robots móviles de servicio, Tibi y Dabo. Los robots tienen localizadores láser, los cuales se usan para navegar, detectar obstáculos y detectar piernas. Ya que el principal enfoque en este trabajo son los métodes de buscar-y-seguir, utilizamos métodos existentes para la navigación del robot, la detección de personas y el reconecimiento del humano. Las primeras pruebas se hicieron con el juego de escondite, en el cual el robot aprende a buscar el ocultador. Concretamente, usamos un modelo MOMDP, donde la posición del buscador es completamente observable y la posición del ocultador lo es parcialmente. Como la complejidad computacional depende del número de estados, proponemos un método en línea jerárquica, que reduce el espacio de los estados agrupándolos. Aunque el método funcionó correctamente en simulación, en los experimentos reales los resultados no fueron satisfechos y el cálculo de la política en línea no fue suficientemente rápido. Para poder trabajar en áreas largas, espacio continuo y en línea, proponemos un enfoque, el Continuous Real-time POMCP (CR-POMCP), que hace simulaciones de Monte-Carlo para aprender la política. El método funcionó correctamente en simulación, pero con el robot real resultaba en movimientos lentos en forma zigzag. Por eso, otro método fue propuesto, el cual usa las posiciones con la probabilidad más alta según el mapa de probabilidades (belief). Como la propagación del belief se parece mucho a como funciona un PF, proponemos un método que usa un PF para mantener el belief. El método PF tiene que manejar la falta de observaciones y por eso introducimos una función del peso especial. Los dos métodos para actualizar el belief tienen en cuenta el ruido de los sensores y actuadores, falsos negativos y positivos (durante un periodo corto de tiempo) y obstáculos dinámicos. Finalmente, se presenta un método cooperativo y distribuido para multi agentes, que usa el mapa de probabilidades (belief), y éste usa todas las observaciones. Después, se asigna las posiciones de búsqueda a los agentes, explorando el entorno, y teniendo en cuenta: la probabilidad de la posición, la distancia a la posición y si otro agente ya buscará cerca del lugar. En resumen, la contribución más importante de esta tesis son diferentes métodos de búsqueda y seguimiento de una persona en un entorno urbano con uno o más robots de servicio móviles. Todos estos métodos fueron comprobados en simulación y en experimentación real.