Método de planificación de trayectorias múltiples para enjambre de UAVs

Abstract

[Resumen] Los avances en robótica han provocado la aparición del uso cooperativo y autónomo de distintos tipos de vehículos,lo que permite completar de manera más eficiente diferentes tipos de trabajos. Uno de los aspectos fundamentales relacionados con esta colaboración es la planifcación de rutas seguras, de tal manera, que se pueda garantizar el movimiento libre de colisiones de cada uno de los vehículos por el área de trabajo. Por este motivo, se propone una planificación de rutas múltiples para un enjambre de Vehículos Aéreos No tripulados basado en la creación de Hojas de Rutas Probabilísticas. El objetivo del trabajo es la implementación de un método para la construcción de trayectorias seguras para cada uno de los agentes del enjambre en diversas situaciones, tales como: alcanzar un único objetivo de manera conjunta, o dividirse para alcanzar diferentes ubicaciones con los de diversos vehículos que conforman el enjambre (caso etiquetado y no etiquetado). Para ello, se emplearía Hojas de Rutas Probabilísticas, demostrando que aportan una solución eficiente al problema de planificación de múltiples rutas. Además, se propone la integración de esta solución en una arquitectura en ROS que permita, en primera instancia obtener resultados dentro del entorno de simulación Gazebo y, en un futuro, una sencilla implementación de los algoritmos presentados en una ota de vehículos real. Los resultados obtenidos muestran un rendimiento óptimo en cuanto a tiempo de cómputo para las distintas situaciones propuestas y, la posible integración en un framework versátil como ROS

[Abstract] Advances in robotics have resulted in the appearance of cooperative and autonomous use of dfferent types of vehicles, in order to complete different types of work more effciently. One of the fundamental aspects that allows to achieve this collaboration is the planning of safe routes, in such a way that it is possible to guarantee the free movement of collisions of each one of the vehicles by the work area. For this reason, in this work, it is proposed to plan multiple routes for a swarm of Unmanned Aerial Vehicles based on the creation of Probabilistic Road Maps. The objective is the implementation of a method that allows the construction of safe trajectories for each one of the agents of the swarm when a joint objective is desired, a labeled objective or when there are several objectives to be completed and several vehicles are available to do so ( unlabeled ), demonstrating that probabilistic roadmaps constitute a fast and effective method for the establishment of multiple routes. In addition, it is proposed to integrate this solution in an ROS architecture that allows, in the first instance, to obtain results within the Gazebo simulation environment and, in the future, a simple implementation of the algorithms presented in a real eet of vehicles. The results obtained show optimum performance in terms of computing time for the different situations proposed and possible integration into a versatile framework such as ROS.