Diseño de un UAV para Inventarios Dinámicos Autónomos Basados en RFID Utilizando Estigmergia para Entornos Interiores Sin Mapa
Autores: Alajami, Abdussalam A.; Moreno, Guillem; Pous, Rafael
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Diseño de un UAV para Inventarios Dinámicos Autónomos Basados en RFID Utilizando Estigmergia para Entornos Interiores Sin Mapa
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Tecnología RFID
Navegación autónoma
Misión de inventario
Sistema RFID-SOAN
Evitación de obstáculos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los vehículos aéreos no tripulados (VANT) y la tecnología de identificación por radiofrecuencia (RFID) están ganando mucha popularidad en la era de la Industria 4.0, especialmente en el comercio minorista, la logística y la gestión de almacenes. Sin embargo, la navegación autónoma de los VANT en entornos interiores sin mapas mientras realizan una misión de inventario sigue siendo, hasta el día de hoy, un problema abierto para los investigadores. Este artículo examina el método de aprovechar la tecnología RFID con VANT para el problema del diseño de un VANT completamente autónomo utilizado para el inventario en espacios interiores. Este trabajo también propone una solución para aumentar el rendimiento de la exploración autónoma de zonas de inventario utilizando un VANT en espacios de almacén no explorados. La idea principal es diseñar un VANT interior equipado con un sistema de navegación autónoma a bordo llamado sistema de navegación estigmergico y de evitación de obstáculos basado en RFID (RFID-SOAN). RFID-SOAN está compuesto por un algoritmo de evitación de obstáculos (OA) de bajo costo computacional y un algoritmo de planificación de rutas y navegación basado en estigmergia. Utiliza las mismas etiquetas RFID que los minoristas añaden a sus productos en un almacén con fines de navegación, usándolas como feromonas digitales o pistas ambientales. Usando RFID-SOAN, el VANT calcula su nueva ruta y dirección de movimiento basándose en una función de atracción orientada a la densidad de RFID, que estima la ruta óptima al detectar la densidad de etiquetas RFID previamente no leídas en varias direcciones en relación con la posición del VANT. Presentamos los resultados de las pruebas del sistema RFID-SOAN propuesto en varios escenarios. En estos escenarios, replicamos diferentes distribuciones típicas de almacenes con diferentes densidades de etiquetas, e ilustramos el rendimiento de RFID-SOAN comparándolo con una técnica de navegación por estimación muerta mientras se realiza el inventario. Demostramos mediante los resultados de los experimentos que el VANT propuesto logra estimar adecuadamente la cantidad de tiempo que necesita para leer hasta el 99.33% de las etiquetas RFID en su camino mientras explora y navega hacia nuevas zonas de alta población de etiquetas. También ilustramos cómo el VANT logra cubrir solo las áreas donde existen etiquetas RFID, no todo el mapa, haciéndolo muy eficiente en comparación con la navegación tradicional basada en mapas/puntos de referencia.
Descripción
Los vehículos aéreos no tripulados (VANT) y la tecnología de identificación por radiofrecuencia (RFID) están ganando mucha popularidad en la era de la Industria 4.0, especialmente en el comercio minorista, la logística y la gestión de almacenes. Sin embargo, la navegación autónoma de los VANT en entornos interiores sin mapas mientras realizan una misión de inventario sigue siendo, hasta el día de hoy, un problema abierto para los investigadores. Este artículo examina el método de aprovechar la tecnología RFID con VANT para el problema del diseño de un VANT completamente autónomo utilizado para el inventario en espacios interiores. Este trabajo también propone una solución para aumentar el rendimiento de la exploración autónoma de zonas de inventario utilizando un VANT en espacios de almacén no explorados. La idea principal es diseñar un VANT interior equipado con un sistema de navegación autónoma a bordo llamado sistema de navegación estigmergico y de evitación de obstáculos basado en RFID (RFID-SOAN). RFID-SOAN está compuesto por un algoritmo de evitación de obstáculos (OA) de bajo costo computacional y un algoritmo de planificación de rutas y navegación basado en estigmergia. Utiliza las mismas etiquetas RFID que los minoristas añaden a sus productos en un almacén con fines de navegación, usándolas como feromonas digitales o pistas ambientales. Usando RFID-SOAN, el VANT calcula su nueva ruta y dirección de movimiento basándose en una función de atracción orientada a la densidad de RFID, que estima la ruta óptima al detectar la densidad de etiquetas RFID previamente no leídas en varias direcciones en relación con la posición del VANT. Presentamos los resultados de las pruebas del sistema RFID-SOAN propuesto en varios escenarios. En estos escenarios, replicamos diferentes distribuciones típicas de almacenes con diferentes densidades de etiquetas, e ilustramos el rendimiento de RFID-SOAN comparándolo con una técnica de navegación por estimación muerta mientras se realiza el inventario. Demostramos mediante los resultados de los experimentos que el VANT propuesto logra estimar adecuadamente la cantidad de tiempo que necesita para leer hasta el 99.33% de las etiquetas RFID en su camino mientras explora y navega hacia nuevas zonas de alta población de etiquetas. También ilustramos cómo el VANT logra cubrir solo las áreas donde existen etiquetas RFID, no todo el mapa, haciéndolo muy eficiente en comparación con la navegación tradicional basada en mapas/puntos de referencia.