Enfoque de Programación por Restricciones para la Planificación de Rutas de Cobertura en la Inspección de Infraestructura Autónoma con Múltiples UAV
Autores: Matlekovic, Lea; Schneider-Kamp, Peter
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Enfoque de Programación por Restricciones para la Planificación de Rutas de Cobertura en la Inspección de Infraestructura Autónoma con Múltiples UAV
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Enfoque
Planificación de rutas de cobertura global
Inspección de infraestructuras lineales
UAVs autónomos
Modelado de restricciones
Problema del Cartero Chino Min-Max K
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Este artículo presenta un enfoque de modelado de restricciones para la planificación de rutas de cobertura global para la inspección de infraestructuras lineales utilizando múltiples UAVs autónomos. El problema se formula matemáticamente como una variante del Problema del Cartero Chino Min-Max K (MM K-CPP) con bordes de múltiples pesos. Se utiliza un lenguaje de programación de restricciones de alto nivel para modelar el problema, lo que permite la ejecución del modelo con diferentes solucionadores de terceros. Las soluciones óptimas se obtienen en un tiempo razonable para la mayoría de las instancias probadas y diferentes números de vehículos involucrados en la inspección. Para algunos gráficos con bordes de múltiples pesos, se aplica un límite de tiempo, ya que el problema es NP-duro y el tiempo de computación aumenta exponencialmente. A pesar de eso, el costo total final de la inspección demostró ser menor en comparación con la solución obtenida para el MM K-CPP sin restricciones con bordes de un solo peso. Este modelo se puede aplicar para planificar rutas de cobertura para la inspección de infraestructuras lineales, resultando en un tiempo total de inspección mínimo para gráficos relativamente simples que se asemejan a redes de transmisión reales. Para gráficos más extensos, es posible obtener soluciones válidas en un tiempo razonable, pero no se puede garantizar la optimalidad. Para futuras mejoras, se podría considerar una mayor optimización, o se podrían desarrollar diferentes modelos, posiblemente involucrando redes neuronales artificiales.
Descripción
Este artículo presenta un enfoque de modelado de restricciones para la planificación de rutas de cobertura global para la inspección de infraestructuras lineales utilizando múltiples UAVs autónomos. El problema se formula matemáticamente como una variante del Problema del Cartero Chino Min-Max K (MM K-CPP) con bordes de múltiples pesos. Se utiliza un lenguaje de programación de restricciones de alto nivel para modelar el problema, lo que permite la ejecución del modelo con diferentes solucionadores de terceros. Las soluciones óptimas se obtienen en un tiempo razonable para la mayoría de las instancias probadas y diferentes números de vehículos involucrados en la inspección. Para algunos gráficos con bordes de múltiples pesos, se aplica un límite de tiempo, ya que el problema es NP-duro y el tiempo de computación aumenta exponencialmente. A pesar de eso, el costo total final de la inspección demostró ser menor en comparación con la solución obtenida para el MM K-CPP sin restricciones con bordes de un solo peso. Este modelo se puede aplicar para planificar rutas de cobertura para la inspección de infraestructuras lineales, resultando en un tiempo total de inspección mínimo para gráficos relativamente simples que se asemejan a redes de transmisión reales. Para gráficos más extensos, es posible obtener soluciones válidas en un tiempo razonable, pero no se puede garantizar la optimalidad. Para futuras mejoras, se podría considerar una mayor optimización, o se podrían desarrollar diferentes modelos, posiblemente involucrando redes neuronales artificiales.