Generación de trayectorias tridimensionales alcanzables para vehículos de ruedas autónomos a través de diferenciadores de seguimiento
Autores: Krasnova, Svetlana A.; Kokunko, Julia G.; Kochetkov, Sergey A.; Utkin, Victor A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Generación de trayectorias tridimensionales alcanzables para vehículos de ruedas autónomos a través de diferenciadores de seguimiento
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Planificación
Robot móvil
Trayectoria
Suavizado
Algoritmos
Restricciones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Planificar una trayectoria alcanzable para un robot móvil generalmente consta de dos pasos: (i) encontrar un camino en forma de una secuencia de puntos de referencia discretos y (ii) transformar esta secuencia en una curva continua y suave. Para resolver el segundo problema, este documento propone algoritmos para el suavizado dinámico automático del camino principal utilizando un diferenciador de seguimiento con acciones correctivas sigmoides. Se desarrollan algoritmos para establecer las ganancias del diferenciador, considerando un conjunto de restricciones de diseño en velocidad, aceleración y sacudidas para varios robots móviles. Al seguir un camino principal no suave, las variables de salida del diferenciador generan trayectorias suaves implementadas por una planta mecánica. Se muestra que el diferenciador de seguimiento con un número diferente de bloques también genera derivadas de la trayectoria suavizada de cualquier orden requerido, teniendo en cuenta las restricciones dadas. A diferencia de los métodos analíticos estándar de suavizado polinómico, el algoritmo propuesto tiene una carga computacional baja. Se implementa fácilmente en tiempo real en la computadora a bordo. Además, se proponen métodos simples para modelar un corredor de seguridad, teniendo en cuenta las dimensiones del vehículo al planificar un polígono con obstáculos estacionarios. Se presentan los resultados de simulación numérica de los algoritmos desarrollados.
Descripción
Planificar una trayectoria alcanzable para un robot móvil generalmente consta de dos pasos: (i) encontrar un camino en forma de una secuencia de puntos de referencia discretos y (ii) transformar esta secuencia en una curva continua y suave. Para resolver el segundo problema, este documento propone algoritmos para el suavizado dinámico automático del camino principal utilizando un diferenciador de seguimiento con acciones correctivas sigmoides. Se desarrollan algoritmos para establecer las ganancias del diferenciador, considerando un conjunto de restricciones de diseño en velocidad, aceleración y sacudidas para varios robots móviles. Al seguir un camino principal no suave, las variables de salida del diferenciador generan trayectorias suaves implementadas por una planta mecánica. Se muestra que el diferenciador de seguimiento con un número diferente de bloques también genera derivadas de la trayectoria suavizada de cualquier orden requerido, teniendo en cuenta las restricciones dadas. A diferencia de los métodos analíticos estándar de suavizado polinómico, el algoritmo propuesto tiene una carga computacional baja. Se implementa fácilmente en tiempo real en la computadora a bordo. Además, se proponen métodos simples para modelar un corredor de seguridad, teniendo en cuenta las dimensiones del vehículo al planificar un polígono con obstáculos estacionarios. Se presentan los resultados de simulación numérica de los algoritmos desarrollados.