Aprendizaje por refuerzo impulsado por gemelo digital para comunicación sin demora en robótica de invernaderos inteligentes
Autores: Bua, Cristian; Borgianni, Luca; Adami, Davide; Giordano, Stefano
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Aprendizaje por refuerzo impulsado por gemelo digital para comunicación sin demora en robótica de invernaderos inteligentes
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Estudio
Arquitectura ciberfísica en red
Gemelo Digital basado en Aprendizaje por Refuerzo
Agricultura inteligente
Brazo robótico
Invernadero hidropónico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 35
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio presenta una arquitectura ciberfísica en red que integra un Gemelo Digital (DT) basado en Aprendizaje por Refuerzo para permitir la interacción sin demora entre componentes físicos y digitales en la agricultura inteligente. El sistema propuesto permite el control remoto en tiempo real de un brazo robótico dentro de un invernadero hidropónico, utilizando un Guante Portátil Equipado con Sensores (SWG) para la captura de movimientos de la mano. El DT opera en tres modos coordinados: Real2Digital, Digital2Real y Digital2Digital, apoyando la sincronización bidireccional y la simulación predictiva. Una innovación clave radica en el uso de un modelo de Aprendizaje por Refuerzo para anticipar los movimientos de la mano, compensando así la latencia de red y mejorando la capacidad de respuesta de la interacción virtual-física. La arquitectura fue validada experimentalmente a través de un análisis detallado de retraso de comunicación, que abarca la detección, procesamiento de datos, transmisión de red y renderizado 3D. Si bien los resultados confirman la efectividad del sistema bajo condiciones típicas, el rendimiento puede variar en escenarios de red inestables. Este trabajo representa un paso prometedor hacia los DTs adaptativos en tiempo real en entornos complejos de invernaderos inteligentes.
Descripción
Este estudio presenta una arquitectura ciberfísica en red que integra un Gemelo Digital (DT) basado en Aprendizaje por Refuerzo para permitir la interacción sin demora entre componentes físicos y digitales en la agricultura inteligente. El sistema propuesto permite el control remoto en tiempo real de un brazo robótico dentro de un invernadero hidropónico, utilizando un Guante Portátil Equipado con Sensores (SWG) para la captura de movimientos de la mano. El DT opera en tres modos coordinados: Real2Digital, Digital2Real y Digital2Digital, apoyando la sincronización bidireccional y la simulación predictiva. Una innovación clave radica en el uso de un modelo de Aprendizaje por Refuerzo para anticipar los movimientos de la mano, compensando así la latencia de red y mejorando la capacidad de respuesta de la interacción virtual-física. La arquitectura fue validada experimentalmente a través de un análisis detallado de retraso de comunicación, que abarca la detección, procesamiento de datos, transmisión de red y renderizado 3D. Si bien los resultados confirman la efectividad del sistema bajo condiciones típicas, el rendimiento puede variar en escenarios de red inestables. Este trabajo representa un paso prometedor hacia los DTs adaptativos en tiempo real en entornos complejos de invernaderos inteligentes.