Inspección de larga duración en entornos sin GNSS con un sistema marsupial de UAV-UGV atado
Autores: Martínez-Rozas, Simón; Alejo, David; Carpio, José Javier; Caballero, Fernando; Merino, Luis
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Inspección de larga duración en entornos sin GNSS con un sistema marsupial de UAV-UGV atado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados
Inspección
Operaciones de respuesta a emergencias
Misiones de larga duración
Sistema robótico
Tareas autónomas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) se han convertido en herramientas esenciales en operaciones de inspección y respuesta a emergencias debido a su alta maniobrabilidad y capacidad para acceder a áreas de difícil acceso. Sin embargo, su limitada duración de batería restringe significativamente su uso en misiones de larga duración. Este documento presenta un sistema robótico marsupial atado compuesto por un VANT y un Vehículo Terrestre No Tripulado (VTNT), diseñado específicamente para tareas de inspección autónoma y de larga duración en entornos donde no hay Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS). El sistema extiende el tiempo operativo del VANT al suministrar energía a través de un cable conectado a baterías de alta capacidad transportadas por el VTNT. Nuestro trabajo detalla la arquitectura de hardware basada en componentes comerciales para asegurar la replicabilidad y describe nuestro marco de software de pila completa utilizado por el sistema, que está compuesto por componentes de código abierto y se basa en el Sistema Operativo de Robots (ROS). La arquitectura de software propuesta permite una localización precisa utilizando un método de Localización Directa por LiDAR (DLL) y asegura una planificación de rutas segura y un seguimiento de trayectorias coordinado para el sistema integrado VANT-VTNT-cable. Validamos el sistema a través de tres conjuntos de experimentos de campo que involucran (i) tres pruebas de resistencia de vuelo manual para estimar la duración operativa, (ii) tres experimentos para validar los sistemas de localización y seguimiento de trayectorias, y (iii) tres ejecuciones de una misión de inspección para demostrar las capacidades de inspección autónoma. Los resultados de los experimentos confirman la robustez y autonomía del sistema en entornos sin GNSS. Finalmente, todos los datos experimentales se han hecho públicamente disponibles para apoyar la reproducibilidad y servir como un conjunto de datos abierto común para la evaluación comparativa.
Descripción
Los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) se han convertido en herramientas esenciales en operaciones de inspección y respuesta a emergencias debido a su alta maniobrabilidad y capacidad para acceder a áreas de difícil acceso. Sin embargo, su limitada duración de batería restringe significativamente su uso en misiones de larga duración. Este documento presenta un sistema robótico marsupial atado compuesto por un VANT y un Vehículo Terrestre No Tripulado (VTNT), diseñado específicamente para tareas de inspección autónoma y de larga duración en entornos donde no hay Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS). El sistema extiende el tiempo operativo del VANT al suministrar energía a través de un cable conectado a baterías de alta capacidad transportadas por el VTNT. Nuestro trabajo detalla la arquitectura de hardware basada en componentes comerciales para asegurar la replicabilidad y describe nuestro marco de software de pila completa utilizado por el sistema, que está compuesto por componentes de código abierto y se basa en el Sistema Operativo de Robots (ROS). La arquitectura de software propuesta permite una localización precisa utilizando un método de Localización Directa por LiDAR (DLL) y asegura una planificación de rutas segura y un seguimiento de trayectorias coordinado para el sistema integrado VANT-VTNT-cable. Validamos el sistema a través de tres conjuntos de experimentos de campo que involucran (i) tres pruebas de resistencia de vuelo manual para estimar la duración operativa, (ii) tres experimentos para validar los sistemas de localización y seguimiento de trayectorias, y (iii) tres ejecuciones de una misión de inspección para demostrar las capacidades de inspección autónoma. Los resultados de los experimentos confirman la robustez y autonomía del sistema en entornos sin GNSS. Finalmente, todos los datos experimentales se han hecho públicamente disponibles para apoyar la reproducibilidad y servir como un conjunto de datos abierto común para la evaluación comparativa.