Cobertura autónoma con enjambres UAV mediante asignación óptima de tareas
DOI:
https://doi.org/10.17979/ja-cea.2025.46.12090Palabras clave:
Sistemas multiagente, Coordinación de sistemas multivehículo, Asignación de tareas y diseño de trabajo, Robótica aérea, Vehículos autónomosResumen
Este trabajo presenta un sistema cooperativo de percepción-planificación-navegación que permite a enjambres de vehículos aéreos no tripulados (UAVs) cubrir de forma autónoma un conjunto de posiciones objetivo representadas mediante marcadores visuales. El sistema de percepción fusiona observaciones distribuidas para estimar con mayor precisión la localización de cada tarea, mientras que el planificador resuelve un problema de programación lineal para obtener la asignación óptima UAV-tarea. Finalmente, un módulo de control off-board multivehículo genera las trayectorias y ejecuta las operaciones de armado, despegue, seguimiento y aterrizaje. La validación experimental se ha realizado en simulación Software-In-The-Loop (SITL) con PX4 y Gazebo. Los resultados obtenidos corroboran que la cooperación de UAVs mejora significativamente la eficiencia y robustez de las misiones de cobertura aérea.
Referencias
A. Caballero, R. Tapia, y A. Ollero, «Combining route planning and visual servoing for offshore wind-turbine inspection using uavs», en Iberian Robotics Conference, 2024, pp. 1-6. doi: 10.1109/ROBOT61475.2024.10796917.
M. Chen, H. Wang, C.-Y. Chang, y X. Wei, «SIDR: a swarm intelligence-based damage-resilient mechanism for UAV swarm networks», IEEE Access, vol. 8, pp. 77089-77105, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.2989614.
U. Choi y S. Lee, «Bandwidth-aware coverage path planning for swarm of uavs with aerial base station», en International Conference on Unmanned Aircraft Systems, 2023, pp. 360-365. doi: 10.1109/ICUAS57906.2023.10156244.
S.-J. Chung, A. A. Paranjape, P. Dames, S. Shen, y V. Kumar, «A survey on aerial swarm robotics», IEEE Transactions on Robotics, vol. 34, n.º 4, pp. 837-855, 2018, doi: 10.1109/TRO.2018.2857475.
F. J. Gañán, J. A. Sanchez-Diaz, R. Tapia, J. R. Martínez-de Dios, y A. Ollero, «Efficient event-based intrusion monitoring using probabilistic distributions», en IEEE International Symposium on Safety, Security, and Rescue Robotics, 2022, pp. 211-216. doi: 10.1109/SSRR56537.2022.10018655.
S. Garrido-Jurado, R. Muñoz-Salinas, F. J. Madrid-Cuevas, y M. J. Marín-Jiménez, «Automatic generation and detection of highly reliable fiducial markers under occlusion», Pattern Recognition, vol. 47, n.º 6, pp. 2280-2292, jun. 2014, doi: 10.1016/j.patcog.2014.01.005.
K. Hou, Y. Yang, X. Yang, y J. Lai, «Cooperative control and communication of intelligent swarms: a survey», Control Theory and Technology, vol. 18, n.º 2, pp. 114-134, 2020, doi: 10.1007/s11768-020-9195-1.
S. Javed et al., «State-of-the-art and future research challenges in UAV swarms», IEEE Internet of Things Journal, vol. 11, n.º 11, pp. 19023-19045, 2024, doi: 10.1109/JIOT.2024.3364230.
H. W. Kuhn, «The hungarian method for the assignment problem», Naval Research Logistics Quarterly, vol. 2, n.º 1-2, pp. 83-97, 1955, doi: 10.1002/nav.3800020109.
G. Laporte, 2007. What you should know about the vehicle routing problem. Naval Research Logistics 54 (8), 811–819. DOI: 10.1002/nav.20261
V. Lepetit, F. Moreno-Noguer, y P. Fua, «EPnP: An accurate O(n) solution to the PnP problem», Int J Comput Vis, vol. 81, n.º 2, pp. 155-166, feb. 2009, doi: 10.1007/s11263-008-0152-6.
J. R. Martínez-de Dios, A. Gómez Eguíluz, J. P. Rodríguez-Gómez, R. Tapia, y A. Ollero, «Towards UAS surveillance using event cameras», en IEEE International Symposium on Safety, Security, and Rescue Robotics, Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2020, pp. 71-76. doi: 10.1109/SSRR50563.2020.9292606.
J. Munkres, «Algorithms for the assignment and transportation problems», Journal of the Society for Industrial and Applied Mathematics, vol. 5, n.º 1, pp. 32-38, 1957, doi: 10.1137/0105003.
R. Tapia, M. Gil-Castilla, J. R. Martínez-de Dios, y A. Ollero, «Autonomous guidance of an aerial robot using 6-DoF visual control and behavior trees», en Iberian Robotics Conference, nov. 2024, pp. 1-6. doi: 10.1109/ROBOT61475.2024.10797354.
R. Tapia, J. R. Martínez-de Dios, y A. Ollero, «Efficient mosaicking for linear infrastructure inspection using aerial robots», en Jornadas de Automática, 2019. doi: 10.17979/spudc.9788497497169.802.
Y. Zhou, B. Rao, y W. Wang, «UAV swarm intelligence: Recent advances and future trends», IEEE Access, vol. 8, pp. 183856-183878, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.3028865.
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