Una Arquitectura Resiliente de Múltiples Capas para la Inspección de Puentes Basada en Cuadricópteros Autónomos Bajo Incertidumbres Ambientales
Autores: Shi, Zhenyu; Kim, Donghoon
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Una Arquitectura Resiliente de Múltiples Capas para la Inspección de Puentes Basada en Cuadricópteros Autónomos Bajo Incertidumbres Ambientales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Papel
Arquitectura de múltiples capas
Vuelo autónomo
Cuadricópteros
Simulación
Planificación de trayectorias
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta una arquitectura de múltiples capas diseñada para mejorar el vuelo autónomo confiable de cuadricópteros individuales y múltiples en simulación. La arquitectura aprovecha conceptos inspirados en el ejecutivo de naves espaciales resilientes para organizar jerárquicamente la planificación de trayectorias y el control de vuelo, e integra un marco Simplex extendido que emplea múltiples algoritmos candidatos para proporcionar garantía de seguridad en cada capa, con un programa supervisor que adapta el comportamiento de Simplex en función de los estados del sistema y las condiciones ambientales para permitir una gestión de misión de alto nivel. El enfoque se evalúa en simulaciones de inspección de puentes bajo incertidumbres ambientales, incluyendo condiciones de viento variables y obstáculos. A través de múltiples configuraciones operativas y ejecuciones de simulación de Monte Carlo, la arquitectura logra altas tasas de cobertura; notablemente, bajo condiciones de viento fuerte, reduce la desviación promedio de la trayectoria en un 66.2%. Los resultados demuestran una seguridad proactiva a través de una degradación controlada tanto en la planificación de trayectorias como en el control de vuelo bajo condiciones de estrés y fuera de lo nominal.
Descripción
Este documento presenta una arquitectura de múltiples capas diseñada para mejorar el vuelo autónomo confiable de cuadricópteros individuales y múltiples en simulación. La arquitectura aprovecha conceptos inspirados en el ejecutivo de naves espaciales resilientes para organizar jerárquicamente la planificación de trayectorias y el control de vuelo, e integra un marco Simplex extendido que emplea múltiples algoritmos candidatos para proporcionar garantía de seguridad en cada capa, con un programa supervisor que adapta el comportamiento de Simplex en función de los estados del sistema y las condiciones ambientales para permitir una gestión de misión de alto nivel. El enfoque se evalúa en simulaciones de inspección de puentes bajo incertidumbres ambientales, incluyendo condiciones de viento variables y obstáculos. A través de múltiples configuraciones operativas y ejecuciones de simulación de Monte Carlo, la arquitectura logra altas tasas de cobertura; notablemente, bajo condiciones de viento fuerte, reduce la desviación promedio de la trayectoria en un 66.2%. Los resultados demuestran una seguridad proactiva a través de una degradación controlada tanto en la planificación de trayectorias como en el control de vuelo bajo condiciones de estrés y fuera de lo nominal.