Titulo:
Conducción segura de una plataforma móvil en configuración diferencial, basado en técnica de control predictivo.
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Sumario:
Dentro del proceso de conducción segura, particularmente en el campo del agro donde interviene una plataforma robótica, se hace necesario salvaguardar tanto la estructura como su entorno. En la literatura se pueden encuentran aplicaciones orientadas a ‘’self-driving’’, donde el objetivo es conseguir estrategias que guíen y controlen sistemas como automóviles o robots inmersos en ambientes dinámicos. El presente trabajo plantea una opción para que un robot en configuración diferencial (específicamente la plataforma CERES) se desplace de manera segura en un cultivo, previniendo colisiones o daños a ella y su entorno. De esta manera, se tiene como resultado la implementación de un control basado en una técnica de control predictivo, donde se i... Ver más
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2027-5846
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2021-10-11
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Ingenierías USBMed - 2021
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Conducción segura de una plataforma móvil en configuración diferencial, basado en técnica de control predictivo. Conducción segura de una plataforma móvil en configuración diferencial, basado en técnica de control predictivo. Dentro del proceso de conducción segura, particularmente en el campo del agro donde interviene una plataforma robótica, se hace necesario salvaguardar tanto la estructura como su entorno. En la literatura se pueden encuentran aplicaciones orientadas a ‘’self-driving’’, donde el objetivo es conseguir estrategias que guíen y controlen sistemas como automóviles o robots inmersos en ambientes dinámicos. El presente trabajo plantea una opción para que un robot en configuración diferencial (específicamente la plataforma CERES) se desplace de manera segura en un cultivo, previniendo colisiones o daños a ella y su entorno. De esta manera, se tiene como resultado la implementación de un control basado en una técnica de control predictivo, donde se integran las restricciones dinámicas y las saturaciones de las señales de control dentro de la función objetivo a solucionar. El control desarrollado considerar las restricciones de velocidad máximas y mínimas proporcionadas por los motores eléctricos utilizados. El error cuadrático medio y su varianza fueron los criterios estadísticos usados como métricas a la hora de verificar el comportamiento del sistema al seguir una trayectoria referencia. Within the safe driving process, particularly in the field of agriculture where a robotic platform intervenes, it is necessary to safeguard both the structure and its environment. In the literature, applications oriented to “self-driving” can be found, where the objective is to achieve strategies that guide and control systems such as cars or robots immersed in dynamic environments. The present work proposes an option for a robot in differential configuration (specifically the CERES platform) to move safely in a crop, preventing collisions or damage to it and its environment. In this way, the result is the implementation of a control based on a predictive control technique, where the dynamic restrictions and saturations of the control signals are integrated within the objective function to be solved. The control developed consider the maximum and minimum speed restrictions provided by the electric motors used. The mean square error and its variance were the statistical criteria used as metrics when verifying the behavior of the system when following a reference trajectory. Moreno Gonzalez, Danilo Hernando Solaque Guzman, Leonardo Enrique Riveros Guevara, Adriana MPC Control CERES ROS 12 2 Núm. 2 , Año 2021 : Ingenierías USBMed Artículo de revista Journal article 2021-10-11T17:08:18Z 2021-10-11T17:08:18Z 2021-10-11 application/pdf Universidad San Buenaventura - USB (Colombia) Ingenierías USBMed 2027-5846 https://revistas.usb.edu.co/index.php/IngUSBmed/article/view/4977 10.21500/20275846.4977 https://doi.org/10.21500/20275846.4977 spa https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 Ingenierías USBMed - 2021 Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0. 33 40 1] J. B. Han, K. M. Yang, D. H. Kim and K. H. Seo, "A Modeling and Simulation based on the Multibody Dynamics for an Autonomous Agricultural Robot," 2019 7th International Conference on Control, Mechatronics and Automation (ICCMA), Delft, Netherlands, 2019, pp. 137-143, doi: 10.1109/ICCMA46720.2019.8988607. [2] W. S. Barbosa et al., "Design and Development of an Autonomous Mobile Robot for Inspection of Soy and Cotton Crops," 2019 12th International Conference on Developments in eSystems Engineering (DeSE), Kazan, Russia, 2019, pp. 557-562, doi: 10.1109/DeSE.2019.00107. [3] Z. Wang and A. Lambert, "ICSP based visual teach and repeat for outdoor car-like robot localization," 2018 10th Computer Science and Electronic Engineering (CEEC), Colchester, United Kingdom, 2018, pp. 60-65, doi: 10.1109/CEEC.2018.8674207. [4] M. Reke et al., "A Self-Driving Car Architecture in ROS2," 2020 International SAUPEC/RobMech/PRASA Conference, Cape Town, South Africa, 2020, pp. 1-6, doi: 10.1109/SAUPEC/RobMech/PRASA48453.2020.9041020. [5] K. Min, S. Han, D. Lee, D. Choi, K. Sung and J. Choi, "SAE Level 3 Autonomous Driving Technology of the ETRI," 2019 International Conference on Information and Communication Technology Convergence (ICTC), Jeju Island, Korea (South), 2019, pp. 464-466, doi: 10.1109/ICTC46691.2019.8939765. [6] C. Pulido, L. Solaque y N. Velasco , “Weed recognition by SVM texture feature classification in outdoor vegetable crops images,” Ingeniería E Investigación, 2017. [7] Solaque, L., Sanchez H, G., & Riveros G, A. 2019. Design and test of a path tracking controller to a high capability agricultural vehicle. 5Th International Conference On Mechatronics And Robotics Engineering International Conference Proceedings. ISBN:978-1-4503-6095-1. [8] The Autoware Foundation, “Autoware.auto.”. Disponible en: https://www.autoware.auto/. [9] Solaque, Sanchez & Riveros. Diseño y prueba mediante Hardware in the Loop (HIL) para el control de dirección y velocidad de un Robot dedicado a labores de agricultura de precisión. Vol 17, No. 2, 2020. [10] R. Sonia, “Control predictivo basado en modelos para un robot móvil”, tesis de grado, UPM, Madrid, ES. [11] F.Kuhne, W.Fetter & J. Gomes da Silva. “Model Predictive Control of a Mobile robot Using Linearization”. [12] L.Wang, Model predictive control system design and implementation using MATLAB. London: Sprinder, 2009. https://revistas.usb.edu.co/index.php/IngUSBmed/article/download/4977/4131 info:eu-repo/semantics/article http://purl.org/coar/resource_type/c_6501 info:eu-repo/semantics/publishedVersion http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 info:eu-repo/semantics/openAccess http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 Text Publication |
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Dentro del proceso de conducción segura, particularmente en el campo del agro donde interviene una plataforma robótica, se hace necesario salvaguardar tanto la estructura como su entorno. En la literatura se pueden encuentran aplicaciones orientadas a ‘’self-driving’’, donde el objetivo es conseguir estrategias que guíen y controlen sistemas como automóviles o robots inmersos en ambientes dinámicos. El presente trabajo plantea una opción para que un robot en configuración diferencial (específicamente la plataforma CERES) se desplace de manera segura en un cultivo, previniendo colisiones o daños a ella y su entorno. De esta manera, se tiene como resultado la implementación de un control basado en una técnica de control predictivo, donde se integran las restricciones dinámicas y las saturaciones de las señales de control dentro de la función objetivo a solucionar. El control desarrollado considerar las restricciones de velocidad máximas y mínimas proporcionadas por los motores eléctricos utilizados. El error cuadrático medio y su varianza fueron los criterios estadísticos usados como métricas a la hora de verificar el comportamiento del sistema al seguir una trayectoria referencia.
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Within the safe driving process, particularly in the field of agriculture where a robotic platform intervenes, it is necessary to safeguard both the structure and its environment. In the literature, applications oriented to “self-driving” can be found, where the objective is to achieve strategies that guide and control systems such as cars or robots immersed in dynamic environments. The present work proposes an option for a robot in differential configuration (specifically the CERES platform) to move safely in a crop, preventing collisions or damage to it and its environment. In this way, the result is the implementation of a control based on a predictive control technique, where the dynamic restrictions and saturations of the control signals are integrated within the objective function to be solved. The control developed consider the maximum and minimum speed restrictions provided by the electric motors used. The mean square error and its variance were the statistical criteria used as metrics when verifying the behavior of the system when following a reference trajectory.
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1] J. B. Han, K. M. Yang, D. H. Kim and K. H. Seo, "A Modeling and Simulation based on the Multibody Dynamics for an Autonomous Agricultural Robot," 2019 7th International Conference on Control, Mechatronics and Automation (ICCMA), Delft, Netherlands, 2019, pp. 137-143, doi: 10.1109/ICCMA46720.2019.8988607. [2] W. S. Barbosa et al., "Design and Development of an Autonomous Mobile Robot for Inspection of Soy and Cotton Crops," 2019 12th International Conference on Developments in eSystems Engineering (DeSE), Kazan, Russia, 2019, pp. 557-562, doi: 10.1109/DeSE.2019.00107. [3] Z. Wang and A. Lambert, "ICSP based visual teach and repeat for outdoor car-like robot localization," 2018 10th Computer Science and Electronic Engineering (CEEC), Colchester, United Kingdom, 2018, pp. 60-65, doi: 10.1109/CEEC.2018.8674207. [4] M. Reke et al., "A Self-Driving Car Architecture in ROS2," 2020 International SAUPEC/RobMech/PRASA Conference, Cape Town, South Africa, 2020, pp. 1-6, doi: 10.1109/SAUPEC/RobMech/PRASA48453.2020.9041020. [5] K. Min, S. Han, D. Lee, D. Choi, K. Sung and J. Choi, "SAE Level 3 Autonomous Driving Technology of the ETRI," 2019 International Conference on Information and Communication Technology Convergence (ICTC), Jeju Island, Korea (South), 2019, pp. 464-466, doi: 10.1109/ICTC46691.2019.8939765. [6] C. Pulido, L. Solaque y N. Velasco , “Weed recognition by SVM texture feature classification in outdoor vegetable crops images,” Ingeniería E Investigación, 2017. [7] Solaque, L., Sanchez H, G., & Riveros G, A. 2019. Design and test of a path tracking controller to a high capability agricultural vehicle. 5Th International Conference On Mechatronics And Robotics Engineering International Conference Proceedings. ISBN:978-1-4503-6095-1. [8] The Autoware Foundation, “Autoware.auto.”. Disponible en: https://www.autoware.auto/. [9] Solaque, Sanchez & Riveros. Diseño y prueba mediante Hardware in the Loop (HIL) para el control de dirección y velocidad de un Robot dedicado a labores de agricultura de precisión. Vol 17, No. 2, 2020. [10] R. Sonia, “Control predictivo basado en modelos para un robot móvil”, tesis de grado, UPM, Madrid, ES. [11] F.Kuhne, W.Fetter & J. Gomes da Silva. “Model Predictive Control of a Mobile robot Using Linearization”. [12] L.Wang, Model predictive control system design and implementation using MATLAB. London: Sprinder, 2009. |
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