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Planificación de Movimiento a Prueba de Fallos Basada en Aprendizaje por Refuerzo Profundo para un Rover Lunar de 4 Ruedas y 2 Direcciones

Autores: Park, Beom-Joon; Chung, Hyun-Joon

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Planificación de Movimiento a Prueba de Fallos Basada en Aprendizaje por Refuerzo Profundo para un Rover Lunar de 4 Ruedas y 2 Direcciones


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Autonomía computacional a bordo
Rovers autosuficientes
Respuesta a fallos
Sistemas de gestión de salud de movilidad
Método de planificación de movimientos
Algoritmo a prueba de fallos

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 18

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La creciente tendencia de la autonomía computacional a bordo ha aumentado la necesidad de rovers autosuficientes (SRRs) con alta eficiencia para actividades de rovers no tripulados. La movilidad está directamente asociada con la ejecución exitosa de la misión, por lo que la respuesta a fallos en los actuadores es crucial para los rovers de exploración planetaria en esta tendencia. Sin embargo, la mayoría de los sistemas existentes de gestión de salud de movilidad para rovers se han centrado en el diagnóstico de fallos y secuencias de protección que son determinadas por operadores humanos a través de soluciones con bucle en tierra. Este documento presenta un rover lunar especial de cuatro ruedas y dos direcciones con un mecanismo de dirección explícito modificado, donde cada rueda izquierda y derecha es controlada por solo dos actuadores. Bajo estas restricciones, se ha ideado un nuevo método de planificación de movimiento que combina el aprendizaje por refuerzo con el modelo cinemático del rover sin necesidad de modelado dinámico. Se propone un algoritmo a prueba de fallos para abordar la pérdida crítica de movilidad en caso de fallo del motor de dirección, ampliando el método de planificación de movimiento ideado, que está diseñado para garantizar la movilidad para la ejecución de la misión en un rover de cuatro ruedas. El rendimiento y la aplicabilidad del algoritmo se validan a través de simulaciones en escenarios de terreno de alto deslizamiento causados por fallos en el motor de dirección y se comparan con un método de control convencional en términos de fiabilidad. Esta validación de simulación sirve como un estudio preliminar hacia futuros trabajos en terrenos deformables como áreas ásperas o blandas y la optimización del factor de peso de la red neuronal profunda para el ajuste fino en experimentos reales. La planificación de movimiento a prueba de fallos proporciona valiosas ideas como un enfoque inicial hacia el desarrollo de estrategias de recuperación autónoma para la movilidad del rover.

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