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Desarrollo de un algoritmo de evasión de obstáculos para Quadrotors en ambientes dinámicos utilizando una cámara de profundidad.

机译:利用深度相机开发动态环境中四旋翼飞行器的避障算法。

摘要

Este trabajo de tesis de maestría tiene como objetivo desarrollar algoritmos para Quadrotors que permitan reconocer el entorno y posteriormente habiliten el desplazamiento de los vehículos dentro de él, realizando un proceso de evasión de obstáculos. Los ambientes pueden contener obstáculos estáticos o dinámicos restringidos a velocidades constantes. El algoritmo utiliza como datos de entrada imágenes en color y de profundidad. El alcance de la tesis abarca dos fases, la primera es la creación de una metodología para realizar un mapeo y simultáneamente encontrar la localización del Quadrotor en un ambiente estático, el cual tiene como objetivo extraer los planos de la escena y almacenar durante cada iteración la menor cantidad de información posible. La segunda fase es la creación de algoritmos de planeación de trayectorias en ambientes conocidos en dos etapas: se crea un modelo de campo de fuerza artificial (APF) para cada elemento en el ambiente usando funciones sigmoides, posteriormente se calculan las trayectorias utilizando técnicas basadas en descenso de gradiente. Se desarrollaron 3 técnicas, la primera está basada en una extrapolación del descenso tradicional 2D al caso tridimensional, la segunda está basada en puntos móviles que interconectan el Quadrotor con la meta, donde 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. El tercero se basa en el uso del concepto de zonas seguras, el cual se utiliza como criterio para actualizar la posición de los puntos. Estas dos últimas técnicas superan simultáneamente los inconvenientes bien conocidos de los algoritmos basados en APF como mínimos locales, oscilaciones inestables, adicionalmente tiene en cuenta formas arbitrarias de los obstáculos.
机译:该硕士论文的工作旨在为四旋翼飞行器开发算法,该算法可识别环境并随后允许车辆在其中行驶,并执行避障过程。环境可以包含限制于恒定速度的静态或动态障碍。该算法使用彩色和深度图像作为输入数据。本文的范围包括两个阶段,第一个阶段是创建一种执行映射并同时在静态环境中找到Quadrotor位置的方法,该方法旨在提取场景计划并在每次迭代过程中进行存储。最少的信息量。第二阶段是分两个阶段在已知环境中创建轨迹规划算法:使用S型函数为环境中的每个元素创建一个人工力场模型(APF),然后使用基于梯度下降。开发了3种技术,第一种基于传统2D下降到三维情况的推论,第二种基于将Quadrotor与目标互连的移动点,其中每个点随后移动到不受障碍物影响的区域跟随势场,这使他们找到了没有障碍的路径。第三是基于安全区域概念的使用,该概念用作更新点位置的标准。最后两种技术同时克服了基于APF的算法的众所周知的缺点,例如局部极小值,不稳定的振荡,此外还考虑了任意形状的障碍物。

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