Planificación de Rutas Integrativas para UAVs Logísticos de Múltiples Rotores Considerando la Dinámica del UAV, la Eficiencia Energética y la Evitación de Obstáculos
Autores: Wu, Kunpeng; Lan, Juncong; Lu, Shaofeng; Wu, Chaoxian; Liu, Bingjian; Lu, Zenghao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Planificación de Rutas Integrativas para UAVs Logísticos de Múltiples Rotores Considerando la Dinámica del UAV, la Eficiencia Energética y la Evitación de Obstáculos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Flexibilidad
Costo
Ahorro de energía
Logística
Planificación de trayectorias
UAVs
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Debido a su alta flexibilidad, bajo costo y ventajas de ahorro de energía, la aplicación de Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) en logística es un campo prometedor para lograr mejores beneficios sociales y económicos. Dado que la capacidad de almacenamiento de energía de los VANT es generalmente baja, es esencial reducir los costos de energía para mejorar la eficiencia energética de su sistema. En este documento, proponemos un nuevo marco de planificación de trayectorias para lograr la trayectoria óptima con la menor cantidad de consumo de energía bajo las restricciones de obstáculos en un entorno estático. Basándonos en la dinámica de los VANT, primero derivamos las funciones de potencia requeridas de los VANT de múltiples rotores en vuelo vertical y horizontal. Para generar una trayectoria factible, primero adoptamos el algoritmo A* para encontrar un camino y desarrollamos un corredor de vuelo seguro para que el VANT vuele a través de él, expandiendo los puntos de referencia en contra del entorno, y luego propusimos un método de discretización temporal para formular el problema de generación de trayectorias y resolverlo mediante el algoritmo de optimización convexa. Los resultados de la optimización en un entorno estático con obstáculos demostraron que el método propuesto podría obtener de manera eficiente y efectiva la trayectoria óptima con la menor cantidad de consumo de energía bajo diferentes tiempos de misión permitidos y cargas útiles. El marco promovería una variedad de aplicaciones logísticas de VANT relevantes para la planificación de trayectorias.
Descripción
Debido a su alta flexibilidad, bajo costo y ventajas de ahorro de energía, la aplicación de Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) en logística es un campo prometedor para lograr mejores beneficios sociales y económicos. Dado que la capacidad de almacenamiento de energía de los VANT es generalmente baja, es esencial reducir los costos de energía para mejorar la eficiencia energética de su sistema. En este documento, proponemos un nuevo marco de planificación de trayectorias para lograr la trayectoria óptima con la menor cantidad de consumo de energía bajo las restricciones de obstáculos en un entorno estático. Basándonos en la dinámica de los VANT, primero derivamos las funciones de potencia requeridas de los VANT de múltiples rotores en vuelo vertical y horizontal. Para generar una trayectoria factible, primero adoptamos el algoritmo A* para encontrar un camino y desarrollamos un corredor de vuelo seguro para que el VANT vuele a través de él, expandiendo los puntos de referencia en contra del entorno, y luego propusimos un método de discretización temporal para formular el problema de generación de trayectorias y resolverlo mediante el algoritmo de optimización convexa. Los resultados de la optimización en un entorno estático con obstáculos demostraron que el método propuesto podría obtener de manera eficiente y efectiva la trayectoria óptima con la menor cantidad de consumo de energía bajo diferentes tiempos de misión permitidos y cargas útiles. El marco promovería una variedad de aplicaciones logísticas de VANT relevantes para la planificación de trayectorias.