Planeación de trayectorias para cuadricópteros en ambientes dinámicos tridimensionales

Abstract

Un tema de interés sobre los vehículos aéreos no tripulados es la determinación de trayectorias apropiadas que le permitan moverse de una posición inicial a una posición objetivo, garantizando que la trayectoria sea segura, es decir, que no existan riesgos de colisión. En este artículo se presentan dos técnicas de planificación de trayectorias y una estrategia de evasión de obstáculos para cuadricópteros, ambas técnicas funcionales sobre ambientes tridimensionales con obstáculos estáticos o dinámicos restringidos a velocidades constantes. Las técnicas funcionan sobre un ambiente modelado con planos que generan un campo de potencial artificial. La primera técnica está basada en puntos móviles que interconectan la posición inicial con la meta, posteriormente cada punto se mueve hacia zonas libres de la influencia de los obstáculos siguiendo el campo potencial, lo que hace que se encuentren caminos libres de obstáculos. La segunda técnica usa el concepto de zonas seguras, el cual se utiliza como criterio para actualizar la posición de los puntos. Adicionalmente, se propone una metodología de evasión de obstáculos dinámicos, que consiste en transformar el problema de planeación de trayectorias con obstáculos dinámicos al caso de planeación de trayectorias con obstáculos estáticos mediante un proceso de análisis de las posibilidades de colisión. Los resultados muestran que estas técnicas superan los inconvenientes de los algoritmos basados en gradiente descendente como mínimos locales y oscilaciones inestables.