Explotando un mapa de tamaño variable y memoria basada en la vecindad para la planificación dinámica en tiempo real de robots autónomos
Autores: Geladaris, Aristeidis; Papakostas, Lampis; Mastrogeorgiou, Athanasios; Polygerinos, Panagiotis
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Explotando un mapa de tamaño variable y memoria basada en la vecindad para la planificación dinámica en tiempo real de robots autónomos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Sistema completo
Navegación autónoma
Conjunto de sensores
Trayectoria libre de colisiones
Mapa de campo de distancia euclidiana firmada
Obstáculos dinámicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un sistema completo para la navegación autónoma en entornos sin GPS utilizando un conjunto mínimo de sensores que opera a bordo de un vehículo robótico. Nuestro sistema utiliza una sola cámara y, dado un destino objetivo sin conocimiento previo del entorno, replantea en tiempo real para generar una trayectoria libre de colisiones que evite obstáculos estáticos y dinámicos. Para lograr esto, introducimos, por primera vez, un mapa local de Campo de Distancia Firmado Euclidiano (ESDF) con tamaño y resolución variables, que se escala en función de la velocidad del vehículo. El mapa se actualiza a una alta tasa, requiriendo un poder computacional mínimo. Además, se mantiene una memoria basada en la vecindad a corto plazo para áreas observadas previamente para facilitar la generación de trayectorias suaves, abordando el campo de visión limitado proporcionado por la cámara RGB-D. La validación del sistema se lleva a cabo desplegando nuestro algoritmo en un vehículo de tracción diferencial tanto en simulaciones como en experimentos del mundo real que involucran obstáculos estáticos y dinámicos. Comparamos nuestro sistema robótico con marcos de navegación autónoma de última generación, navegando con éxito hacia ubicaciones objetivo designadas mientras evitamos obstáculos en escenarios tanto estáticos como dinámicos, todo sin introducir una sobrecarga computacional adicional. Nuestro enfoque logra consistentemente los objetivos establecidos incluso en entornos complejos donde los métodos actuales de última generación pueden quedarse cortos.
Descripción
Este documento presenta un sistema completo para la navegación autónoma en entornos sin GPS utilizando un conjunto mínimo de sensores que opera a bordo de un vehículo robótico. Nuestro sistema utiliza una sola cámara y, dado un destino objetivo sin conocimiento previo del entorno, replantea en tiempo real para generar una trayectoria libre de colisiones que evite obstáculos estáticos y dinámicos. Para lograr esto, introducimos, por primera vez, un mapa local de Campo de Distancia Firmado Euclidiano (ESDF) con tamaño y resolución variables, que se escala en función de la velocidad del vehículo. El mapa se actualiza a una alta tasa, requiriendo un poder computacional mínimo. Además, se mantiene una memoria basada en la vecindad a corto plazo para áreas observadas previamente para facilitar la generación de trayectorias suaves, abordando el campo de visión limitado proporcionado por la cámara RGB-D. La validación del sistema se lleva a cabo desplegando nuestro algoritmo en un vehículo de tracción diferencial tanto en simulaciones como en experimentos del mundo real que involucran obstáculos estáticos y dinámicos. Comparamos nuestro sistema robótico con marcos de navegación autónoma de última generación, navegando con éxito hacia ubicaciones objetivo designadas mientras evitamos obstáculos en escenarios tanto estáticos como dinámicos, todo sin introducir una sobrecarga computacional adicional. Nuestro enfoque logra consistentemente los objetivos establecidos incluso en entornos complejos donde los métodos actuales de última generación pueden quedarse cortos.