Planificador de trayectorias seguro y eficiente en entornos de construcción considerando distancia de Manhattan

Autores/as

  • Guillermo Gil Universidad Pablo de Olavide
  • Antonio Moreno Universidad Pablo de Olavide
  • José Antonio Cobano Universidad Pablo de Olavide
  • Fernando Caballero Universidad Pablo de Olavide
  • Luis Merino Universidad Pablo de Olavide

DOI:

https://doi.org/10.17979/ja-cea.2026.47.13883

Palabras clave:

robótica aérea, planificación de trayectorias, navegación y control, sistemas autónomos

Resumen

Este articulo presenta un planificador de trayectorias 3D en entornos de construcción, basado en campos de distancias Manhattan (MDF) en lugar de la distancia euclídea (EDF) clásica. El planificador combina un algoritmo A* consciente del coste (CA-A*) que integra la distancia a obstáculos mediante la métrica L1, seguido de un posprocesado con polinomios de grado 5 optimizados con Ceres Solver. Las simulaciones en un entorno realista de construcción muestran que el uso de la distancia Manhattan reduce significativamente el número de nodos expandidos y el tiempo de cómputo respecto a L2, manteniendo trayectorias seguras y eficientes. Además, el posprocesado reduce los ´ángulos de giro y mejora la suavidad sin alejarse significativamente de la trayectoria inicial.

Referencias

Agarwal, S., Mierle, K., Team, T. C. S., 10 2023. Ceres Solver. URL: https://github.com/ceres-solver/ceres-solver

Cobano, J. A., Merino, L., Caballero, F., 2026. Exploiting euclidean distance field properties for fast and safe 3d planning with a modified lazy theta*. Robotics and Autonomous Systems 198, 105317. DOI: https://doi.org/10.1016/j.robot.2025.105317

Cobano, J. A., Rey, R., Merino, L., Caballero, F., 2022. Fast cost-aware lazytheta over euclidean distance functions for 3d planning of aerial robots in building-like environments. In: 2022 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). pp. 13486–13493. DOI: 10.1109/IROS47612.2022.9982180

Follini, C., Magnago, V., Freitag, K., Terzer, M., Marcher, C., Riedl, M., Giusti, A., Matt, D., 12 2020. Bim-integrated collaborative robotics for application in building construction and maintenance. Robotics 10, 2. DOI: 10.3390/robotics10010002

Gao, F., Wu, W., Lin, Y., Shen, S., 2018. Online safe trajectory generation for quadrotors using fast marching method and bernstein basis polynomial. In: 2018 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA). pp. 344–351. DOI: 10.1109/ICRA.2018.8462878

Jones, M., Baerentzen, J., Sramek, M., 2006. 3d distance fields: a survey of techniques and applications. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics 12 (4), 581–599. DOI: 10.1109/TVCG.2006.56

Kim, K., Peavy, M., 2022. Bim-based semantic building world modeling for robot task planning and execution in built environments. Automation in Construction 138, 104247. DOI: 10.1016/j.autcon.2022.104247

Nash, S. K., Tovey, C., 2010. Lazy theta*: Any-angle path planning and path length analysis in 3d. In: Proceedings of the Twenty-Fourth AAAI Conference on Artificial Intelligence (AAAI). p. 147–154.

Oleynikova, H., Burri, M., Taylor, Z., Nieto, J., Siegwart, R., Galceran, E., 2016. Continuous-time trajectory optimization for online uav replanning. In: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). p. 5332–5339. DOI: 10.1109/IROS.2016.7759784

Zhou, B., Gao, F.,Wang, L., Liu, C., Shen, S., 2019. Robust and efficient quadrotor trajectory generation for fast autonomous flight. IEEE Robotics and Automation Letters 4 (4), 3529–3536. DOI: 10.1109/LRA.2019.2927938

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Publicado

01-09-2026

Número

Sección

Robótica