Resolución de Redundancia Globalmente Óptima con Programación Dinámica para la Planificación de Robots: Una Implementación en ROS
Autores: Ferrentino, Enrico; Salvioli, Federico; Chiacchio, Pasquale
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Resolución de Redundancia Globalmente Óptima con Programación Dinámica para la Planificación de Robots: Una Implementación en ROS
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Programación dinámica
Resolución de redundancias
Optimización global
índices de rendimiento
Sistema operativo de robots
Estructuras cinemáticas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Las técnicas de programación dinámica han demostrado ser mucho más flexibles que el cálculo de variaciones y otras técnicas en la resolución de redundancias a través de la optimización global de índices de rendimiento. Cuando los espacios de estado y de entrada son discretos, y el horizonte temporal es finito, pueden acomodar fácilmente restricciones y funciones objetivo genéricas y encontrar conjuntos pareto-óptimos. Se han propuesto varias implementaciones en trabajos anteriores, pero o bien no garantizan la consecución de la solución óptima global, o no se han demostrado en robots de relevancia práctica. En esta comunicación, los avances recientes en la resolución de redundancias mediante programación dinámica, hasta ahora solo demostrados en robots planos simples, se extienden para ser utilizados con estructuras cinemáticas genéricas. Esto se logra ampliando el Sistema Operativo de Robots (ROS) y proponiendo una nueva arquitectura que cumple con los requisitos de mantenibilidad, reutilización, modularidad y flexibilidad que suelen requerirse en las bibliotecas de software robótico. La extensión propuesta de ROS se integra sin problemas con los otros componentes de software del ecosistema ROS, para fomentar la reutilización de las herramientas de visualización y análisis disponibles. La nueva arquitectura se demuestra en un robot de 7 grados de libertad con una tarea de seis dimensiones, y se llevan a cabo análisis topológicos tanto en su espacio de estado como en la solución resultante del espacio de juntas.
Descripción
Las técnicas de programación dinámica han demostrado ser mucho más flexibles que el cálculo de variaciones y otras técnicas en la resolución de redundancias a través de la optimización global de índices de rendimiento. Cuando los espacios de estado y de entrada son discretos, y el horizonte temporal es finito, pueden acomodar fácilmente restricciones y funciones objetivo genéricas y encontrar conjuntos pareto-óptimos. Se han propuesto varias implementaciones en trabajos anteriores, pero o bien no garantizan la consecución de la solución óptima global, o no se han demostrado en robots de relevancia práctica. En esta comunicación, los avances recientes en la resolución de redundancias mediante programación dinámica, hasta ahora solo demostrados en robots planos simples, se extienden para ser utilizados con estructuras cinemáticas genéricas. Esto se logra ampliando el Sistema Operativo de Robots (ROS) y proponiendo una nueva arquitectura que cumple con los requisitos de mantenibilidad, reutilización, modularidad y flexibilidad que suelen requerirse en las bibliotecas de software robótico. La extensión propuesta de ROS se integra sin problemas con los otros componentes de software del ecosistema ROS, para fomentar la reutilización de las herramientas de visualización y análisis disponibles. La nueva arquitectura se demuestra en un robot de 7 grados de libertad con una tarea de seis dimensiones, y se llevan a cabo análisis topológicos tanto en su espacio de estado como en la solución resultante del espacio de juntas.