Control Predictivo Basado en Modelo Optimizado para la Planificación de Rutas de Múltiples Robots Móviles con Ruedas en Entornos Inciertos
Autores: She, Yang; Song, Chao; Sun, Zetian; Li, Bo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Control Predictivo Basado en Modelo Optimizado para la Planificación de Rutas de Múltiples Robots Móviles con Ruedas en Entornos Inciertos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Planificación de trayectorias
Robots móviles con ruedas
Entornos inciertos
Campo potencial artificial
Control predictivo de modelos
Control de formación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Abordando el problema de planificación de rutas para múltiples robots móviles con ruedas (WMRs) en entornos inciertos, este artículo propone un algoritmo de planificación de rutas multi-WMR basado en la fusión de campo potencial artificial y control predictivo por modelo. En primer lugar, se establece un modelo de campo potencial artificial para entornos inciertos basado en el método APF. En segundo lugar, se diseña un controlador óptimo MPC que considera el modelo de campo potencial artificial para garantizar la evasión suave de obstáculos móviles y cóncavos por parte de múltiples WMRs en entornos inciertos. Además, se propone un algoritmo de control de formación basado en un método APF mejorado y el algoritmo líder-seguidor para lograr el mantenimiento de la formación, la evitación de colisiones dentro de la formación y la elusión de obstáculos, asegurando así la estabilidad de la formación. Finalmente, dos conjuntos de experimentos de simulación en entornos inciertos demuestran la efectividad y superioridad del método propuesto en comparación con el algoritmo APF-MPC, permitiendo que el control de múltiples WMRs alcance sus posiciones objetivo de manera segura, suave y eficiente. Además, dos conjuntos de experimentos en el mundo real validan la viabilidad del algoritmo propuesto en este artículo.
Descripción
Abordando el problema de planificación de rutas para múltiples robots móviles con ruedas (WMRs) en entornos inciertos, este artículo propone un algoritmo de planificación de rutas multi-WMR basado en la fusión de campo potencial artificial y control predictivo por modelo. En primer lugar, se establece un modelo de campo potencial artificial para entornos inciertos basado en el método APF. En segundo lugar, se diseña un controlador óptimo MPC que considera el modelo de campo potencial artificial para garantizar la evasión suave de obstáculos móviles y cóncavos por parte de múltiples WMRs en entornos inciertos. Además, se propone un algoritmo de control de formación basado en un método APF mejorado y el algoritmo líder-seguidor para lograr el mantenimiento de la formación, la evitación de colisiones dentro de la formación y la elusión de obstáculos, asegurando así la estabilidad de la formación. Finalmente, dos conjuntos de experimentos de simulación en entornos inciertos demuestran la efectividad y superioridad del método propuesto en comparación con el algoritmo APF-MPC, permitiendo que el control de múltiples WMRs alcance sus posiciones objetivo de manera segura, suave y eficiente. Además, dos conjuntos de experimentos en el mundo real validan la viabilidad del algoritmo propuesto en este artículo.