Algoritmo de planificación de ruta paramétrica en tiempo real para el modelo cinemático de maquinaria agrícola basado en optimización por enjambre de partículas
Autores: Xu, Lihong; You, Jiawei; Yuan, Hongliang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Algoritmo de planificación de ruta paramétrica en tiempo real para el modelo cinemático de maquinaria agrícola basado en optimización por enjambre de partículas
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Algoritmo de planificación de ruta
Evasión de obstáculos
Maquinaria agrícola
Restricciones cinemáticas
Optimización por enjambre de partículas
Planificación en tiempo real
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Para cumplir con los requisitos de evasión de obstáculos de maquinaria agrícola no tripulada en funcionamiento, es necesario planificar una ruta para evitar obstáculos en tiempo real después de detectarlos. Sin embargo, el algoritmo tradicional de planificación de rutas no considera las restricciones cinemáticas, lo que dificulta la realización del plan, afectando así el rendimiento del controlador de seguimiento de la ruta. En este artículo, se propone un algoritmo de planificación de rutas en tiempo real basado en la optimización por enjambre de partículas para un modelo cinemático paramétrico de maquinaria agrícola. El algoritmo considera el modelo cinemático de la maquinaria agrícola, define la ruta que satisface el modelo cinemático a través de una ecuación paramétrica y resuelve la ruta inicial mediante el método analítico. Luego, considerando las restricciones de obstáculos, aceleración y ángulo de giro, se proponen dos funciones objetivo. Se utiliza el algoritmo de optimización por enjambre de partículas para buscar la ruta cerca de la ruta inicial que cumple la condición de evasión de obstáculos y tiene un mejor valor de función objetivo. Además, se analiza la influencia de los parámetros del algoritmo en el tiempo de ejecución y se propone un método para compensar el radio del obstáculo y compensar la influencia del tiempo discreto en la detección de colisiones con obstáculos. Finalmente, los resultados experimentales muestran que el algoritmo puede planificar una ruta en tiempo real que evita cualquier obstáculo en movimiento y tiene un mejor valor de función objetivo.
Descripción
Para cumplir con los requisitos de evasión de obstáculos de maquinaria agrícola no tripulada en funcionamiento, es necesario planificar una ruta para evitar obstáculos en tiempo real después de detectarlos. Sin embargo, el algoritmo tradicional de planificación de rutas no considera las restricciones cinemáticas, lo que dificulta la realización del plan, afectando así el rendimiento del controlador de seguimiento de la ruta. En este artículo, se propone un algoritmo de planificación de rutas en tiempo real basado en la optimización por enjambre de partículas para un modelo cinemático paramétrico de maquinaria agrícola. El algoritmo considera el modelo cinemático de la maquinaria agrícola, define la ruta que satisface el modelo cinemático a través de una ecuación paramétrica y resuelve la ruta inicial mediante el método analítico. Luego, considerando las restricciones de obstáculos, aceleración y ángulo de giro, se proponen dos funciones objetivo. Se utiliza el algoritmo de optimización por enjambre de partículas para buscar la ruta cerca de la ruta inicial que cumple la condición de evasión de obstáculos y tiene un mejor valor de función objetivo. Además, se analiza la influencia de los parámetros del algoritmo en el tiempo de ejecución y se propone un método para compensar el radio del obstáculo y compensar la influencia del tiempo discreto en la detección de colisiones con obstáculos. Finalmente, los resultados experimentales muestran que el algoritmo puede planificar una ruta en tiempo real que evita cualquier obstáculo en movimiento y tiene un mejor valor de función objetivo.