Generación de trayectorias para vehículos aéreos no tripulados basada en la evasión de obstáculos localizados por un sistema de detección visual
Autores: Muñoz Mendoza, Luis Felipe; García-Torales, Guillermo; Acosta Lúa, Cuauhtémoc; Di Gennaro, Stefano; Guillen Bonilla, José Trinidad
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Generación de trayectorias para vehículos aéreos no tripulados basada en la evasión de obstáculos localizados por un sistema de detección visual
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Trayectorias vectoriales
Vehículos aéreos no tripulados
Algoritmo
Evasión de objetos
Cámara de UAV
Trayectorias libres de colisiones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 37
Citaciones: Sin citaciones
En este trabajo, se completan trayectorias vectoriales para vehículos aéreos no tripulados basadas en un nuevo algoritmo llamado generación de trayectorias basada en la evasión de objetos (TGBOA), que se presenta utilizando una cámara de UAV como sensor visual para definir trayectorias libres de colisión en escenarios con objetos distribuidos aleatoriamente. La información de ubicación de los objetos es recopilada por el sensor visual y procesada en tiempo real. Esta propuesta tiene dos ventajas. Primero, este sistema mejora la eficiencia al centrar el algoritmo en la detección de objetos y la posición del dron, reduciendo así la complejidad computacional. Segundo, se generan y actualizan referencias de trayectoria en tiempo real. Para definir una trayectoria libre de colisión y evitar una colisión entre el UAV y el objeto detectado, se genera una referencia y se muestra mediante ecuaciones vectoriales, simétricas y paramétricas. Estos vectores se utilizan como referencia en un controlador tipo PI basado en el modelo matemático de Newton-Euler. Experimentalmente, el algoritmo TGBOA se corrobora mediante el desarrollo de tres experimentos donde se aplican el cuadricóptero F-450, MATLAB 2022ª, el controlador tipo PI y la comunicación Wi-Fi. El algoritmo TGBOA y el controlador tipo PI muestran funcionalidad porque el controlador siempre sigue el vector generado debido a la evasión de obstáculos.
Descripción
En este trabajo, se completan trayectorias vectoriales para vehículos aéreos no tripulados basadas en un nuevo algoritmo llamado generación de trayectorias basada en la evasión de objetos (TGBOA), que se presenta utilizando una cámara de UAV como sensor visual para definir trayectorias libres de colisión en escenarios con objetos distribuidos aleatoriamente. La información de ubicación de los objetos es recopilada por el sensor visual y procesada en tiempo real. Esta propuesta tiene dos ventajas. Primero, este sistema mejora la eficiencia al centrar el algoritmo en la detección de objetos y la posición del dron, reduciendo así la complejidad computacional. Segundo, se generan y actualizan referencias de trayectoria en tiempo real. Para definir una trayectoria libre de colisión y evitar una colisión entre el UAV y el objeto detectado, se genera una referencia y se muestra mediante ecuaciones vectoriales, simétricas y paramétricas. Estos vectores se utilizan como referencia en un controlador tipo PI basado en el modelo matemático de Newton-Euler. Experimentalmente, el algoritmo TGBOA se corrobora mediante el desarrollo de tres experimentos donde se aplican el cuadricóptero F-450, MATLAB 2022ª, el controlador tipo PI y la comunicación Wi-Fi. El algoritmo TGBOA y el controlador tipo PI muestran funcionalidad porque el controlador siempre sigue el vector generado debido a la evasión de obstáculos.