Experimentos sobre el Campo Potencial Artificial con Atractores Locales para la Navegación de Robots Móviles
Autores: Melchiorre, Matteo; Salamina, Laura; Scimmi, Leonardo Sabatino; Mauro, Stefano; Pastorelli, Stefano
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Experimentos sobre el Campo Potencial Artificial con Atractores Locales para la Navegación de Robots Móviles
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Evitación de obstáculos
Navegación robótica
Métodos de campo potencial artificial
Atractores locales
Camino libre de colisiones
Resultados experimentales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
La evitación de obstáculos es una tarea desafiante en la navegación de robots, ya que requiere métodos eficientes y confiables para evitar colisiones y alcanzar el objetivo deseado. Los métodos de campo potencial artificial se utilizan ampliamente para este propósito, ya que son eficientes, efectivos y fáciles de implementar. Sin embargo, están limitados por el uso de un solo atractor global en el objetivo. Este artículo introduce y evalúa experimentalmente una técnica novedosa que mejora el método de campo potencial artificial con atractores locales. Los atractores locales pueden posicionarse alrededor del obstáculo para guiar al robot a rodear a través de regiones preferidas. Así, se puede determinar de antemano el lado por el que pasará el robot, haciendo que la trayectoria libre de colisiones sea predecible. La técnica se formula modelando los atractores locales como inflexiones óptimas, es decir, regiones que no muestran mínimos locales, que coexisten con el campo potencial generado por el obstáculo y el atractor global. El método se valida utilizando un montaje de laboratorio que emplea una cámara y marcadores para rastrear las poses del robot, el obstáculo y el objetivo. Se realizan una serie de experimentos para examinar el efecto del atractor local bajo diferentes condiciones de prueba, obtenidas al variar la pose del obstáculo, la intensidad de atracción y la velocidad del robot. Los resultados experimentales demuestran la efectividad de la técnica propuesta y destacan los aspectos que requieren una mayor investigación para su mejora y aplicación.
Descripción
La evitación de obstáculos es una tarea desafiante en la navegación de robots, ya que requiere métodos eficientes y confiables para evitar colisiones y alcanzar el objetivo deseado. Los métodos de campo potencial artificial se utilizan ampliamente para este propósito, ya que son eficientes, efectivos y fáciles de implementar. Sin embargo, están limitados por el uso de un solo atractor global en el objetivo. Este artículo introduce y evalúa experimentalmente una técnica novedosa que mejora el método de campo potencial artificial con atractores locales. Los atractores locales pueden posicionarse alrededor del obstáculo para guiar al robot a rodear a través de regiones preferidas. Así, se puede determinar de antemano el lado por el que pasará el robot, haciendo que la trayectoria libre de colisiones sea predecible. La técnica se formula modelando los atractores locales como inflexiones óptimas, es decir, regiones que no muestran mínimos locales, que coexisten con el campo potencial generado por el obstáculo y el atractor global. El método se valida utilizando un montaje de laboratorio que emplea una cámara y marcadores para rastrear las poses del robot, el obstáculo y el objetivo. Se realizan una serie de experimentos para examinar el efecto del atractor local bajo diferentes condiciones de prueba, obtenidas al variar la pose del obstáculo, la intensidad de atracción y la velocidad del robot. Los resultados experimentales demuestran la efectividad de la técnica propuesta y destacan los aspectos que requieren una mayor investigación para su mejora y aplicación.