Evaluación de Riesgos y Planificación de Movimiento para MAVs en Entornos Dinámicos e Inciertos
Autores: Xia, Xingyu; Zhu, Hai; Zhu, Xiaozhou; Yao, Wen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Evaluación de Riesgos y Planificación de Movimiento para MAVs en Entornos Dinámicos e Inciertos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Evaluación de riesgos
Vehículos aéreos micro
Entornos dinámicos inciertos
Obstáculos
Dirección de movimiento
Evitación de colisiones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La evaluación de riesgos para cuantificar el peligro asociado con una trayectoria planificada es crítica para los vehículos aéreos micro (MAV) que navegan en entornos dinámicos e inciertos. Los trabajos existentes suelen realizar la evaluación de riesgos razonando el estado de ocupación del espacio circundante del MAV, que solo incorpora la información de posición del MAV y los obstáculos en el entorno. En este artículo, consideramos además la dirección de movimiento del MAV en la evaluación de riesgos para reflejar el hecho de que los obstáculos frente al MAV representan un riesgo mayor, mientras que los que están detrás representan un riesgo menor. En particular, nos basamos en un mapa dinámico basado en partículas que consiste en un gran número de partículas para representar el entorno local. El riesgo se define para evaluar el nivel de seguridad de un subespacio en el mapa durante un intervalo de tiempo y se evalúa razonando la ocurrencia de partículas en el subespacio. A esas partículas alrededor del MAV se les asignan diferentes pesos teniendo en cuenta sus posiciones relativas al MAV y su dirección de movimiento. Luego incorporamos el método de evaluación de riesgos propuesto en la planificación de movimiento del MAV minimizando tanto la longitud del camino como el riesgo asociado para lograr una navegación más segura. Comparamos nuestro método con varios enfoques de vanguardia en simulaciones de PX4+Gazebo y experimentos en el mundo real. Los resultados muestran que nuestro método puede lograr una tasa de evitación de colisiones un 15% más alta y un riesgo de vuelo un 20% más bajo en varios entornos con obstáculos estáticos y dinámicos.
Descripción
La evaluación de riesgos para cuantificar el peligro asociado con una trayectoria planificada es crítica para los vehículos aéreos micro (MAV) que navegan en entornos dinámicos e inciertos. Los trabajos existentes suelen realizar la evaluación de riesgos razonando el estado de ocupación del espacio circundante del MAV, que solo incorpora la información de posición del MAV y los obstáculos en el entorno. En este artículo, consideramos además la dirección de movimiento del MAV en la evaluación de riesgos para reflejar el hecho de que los obstáculos frente al MAV representan un riesgo mayor, mientras que los que están detrás representan un riesgo menor. En particular, nos basamos en un mapa dinámico basado en partículas que consiste en un gran número de partículas para representar el entorno local. El riesgo se define para evaluar el nivel de seguridad de un subespacio en el mapa durante un intervalo de tiempo y se evalúa razonando la ocurrencia de partículas en el subespacio. A esas partículas alrededor del MAV se les asignan diferentes pesos teniendo en cuenta sus posiciones relativas al MAV y su dirección de movimiento. Luego incorporamos el método de evaluación de riesgos propuesto en la planificación de movimiento del MAV minimizando tanto la longitud del camino como el riesgo asociado para lograr una navegación más segura. Comparamos nuestro método con varios enfoques de vanguardia en simulaciones de PX4+Gazebo y experimentos en el mundo real. Los resultados muestran que nuestro método puede lograr una tasa de evitación de colisiones un 15% más alta y un riesgo de vuelo un 20% más bajo en varios entornos con obstáculos estáticos y dinámicos.