Exploración 3D eficiente con equipos distribuidos de múltiples UAV: Integración de planificación basada en fronteras y la siguiente mejor vista
Autores: Ribeiro, André; Basiri, Meysam
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Exploración 3D eficiente con equipos distribuidos de múltiples UAV: Integración de planificación basada en fronteras y la siguiente mejor vista
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Exploración autónoma
Robótica
Sistemas multi-robot
UAVs
Sensores LiDAR
Estrategia cooperativa
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 4
Citaciones: Sin citaciones
La exploración autónoma de entornos desconocidos presenta muchos desafíos en robótica, particularmente al tratar con paisajes vastos y complejos. Este documento presenta un nuevo marco adaptado para sistemas de múltiples robots distribuidos, aprovechando las capacidades de movilidad 3D de los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) equipados con avanzados sensores LiDAR para la exploración rápida y efectiva de territorios inexplorados. El enfoque propuesto integra de manera única la robustez de la exploración basada en fronteras con la precisión de la planificación del Siguiente Mejor Vista (NBV), complementado por una estrategia cooperativa de asignación basada en la distancia, ofreciendo una estrategia integral y adaptativa para estos sistemas. A través de extensos experimentos realizados en distintos entornos utilizando hasta tres VANT, se valida rigurosamente la eficacia del planificador de exploración y la estrategia cooperativa. La comparación con métodos existentes subraya aún más la superioridad del enfoque propuesto. Los resultados demuestran una navegación exitosa a través de paisajes 3D complejos, mostrando la capacidad del marco tanto en escenarios de un solo VANT como en múltiples VANT. Si bien los beneficios de emplear múltiples VANT son evidentes, mostrando reducciones en el tiempo de exploración y la distancia de viaje individual, este estudio también revela hallazgos sobre el número óptimo de VANT, particularmente en entornos más pequeños y amplios.
Descripción
La exploración autónoma de entornos desconocidos presenta muchos desafíos en robótica, particularmente al tratar con paisajes vastos y complejos. Este documento presenta un nuevo marco adaptado para sistemas de múltiples robots distribuidos, aprovechando las capacidades de movilidad 3D de los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) equipados con avanzados sensores LiDAR para la exploración rápida y efectiva de territorios inexplorados. El enfoque propuesto integra de manera única la robustez de la exploración basada en fronteras con la precisión de la planificación del Siguiente Mejor Vista (NBV), complementado por una estrategia cooperativa de asignación basada en la distancia, ofreciendo una estrategia integral y adaptativa para estos sistemas. A través de extensos experimentos realizados en distintos entornos utilizando hasta tres VANT, se valida rigurosamente la eficacia del planificador de exploración y la estrategia cooperativa. La comparación con métodos existentes subraya aún más la superioridad del enfoque propuesto. Los resultados demuestran una navegación exitosa a través de paisajes 3D complejos, mostrando la capacidad del marco tanto en escenarios de un solo VANT como en múltiples VANT. Si bien los beneficios de emplear múltiples VANT son evidentes, mostrando reducciones en el tiempo de exploración y la distancia de viaje individual, este estudio también revela hallazgos sobre el número óptimo de VANT, particularmente en entornos más pequeños y amplios.