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Título : Optimización de trayectorias y tiempos para navegación autónoma de robots dentro de un proceso industrial aplicando Industria 4.0
Autor : García Sánchez, Marcelo Vladimir
Escobar Naranjo, Juan Camilo
Palabras clave : ROBOT MÓVIL
EVASIÓN DE OBSTÁCULOS
INDUSTRIA 4.0
APRENDIZAJE POR REFUERZO
OPTIMIZACIÓN DE TRAYECTORES
Fecha de publicación : 2022
Editorial : Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Producción y Operaciones Industriales
Resumen : The present work is based on the design of a control algorithm for the optimization of trajectories and their travel time, implementing the model in a simulated environment for the autonomous navigation of robots, focusing for its development on industry-based tools. 4.0 and the application of neural networks to evaluate the actions executed by the controller in such a way that the error in the path of the trajectory is reduced, a reinforcement learning method is also added to the system that allows the model to know when an executed action was correct or incorrect, this is because its objective is to maximize its reward level, due to this the system will learn by exploring the environment to avoid obstacles and reach the objective, thus allowing the path to be followed to be optimal, The controller is based on the RMSprop optimizer algorithm, which allows it to give greater importance to the current paths than to the earlier, allowing learning to grow gradually, since over time the robot in its first training scenarios collides due to the fact that the amount of information is null or almost null, which is considered as an insufficient data source , however, as the training progresses, the robot, trying to increase its reward level, reaches the goal more frequently, giving greater importance to the routes where it began to learn than those where it collided. The communication of the system occurs through nodes controlled by a ROS master, this allows the exchange of information through messages published on topics, which gives rise to an adequate reading of the LIDAR sensor in charge of determining objects around the robot and a correct sending. of data by the DQN network to control the actions.
Descripción : El presente trabajo se basa en el diseño de un algoritmo control para la optimización de trayectorias y el tiempo de recorrido de las mismas, implementando el modelo en un entorno simulado para la navegación autónoma de robots, enfocándose para su desarrollo en herramientas basadas en industria 4.0 y la aplicación de redes neuronales para evaluar las acciones ejecutadas por el controlador de forma que se reduzca el error en el recorrido de la trayectoria, también se añade al sistema un método de aprendizaje por refuerzo que le permite al modelo conocer cuando una acción ejecutada fue correcta o incorrecta, esto debido a que el objetivo del mismo es maximizar su nivel de recompensa, debido a esto el sistema aprenderá mediante la exploración del entorno a evadir obstáculos y llegar al objetivo, permitiendo así que el camino a seguir sea el óptimo, el controlador se basa en el algoritmo optimizador RMSprop, el cual le permite dar una mayor importancia a los recorridos actuales que a los anteriores, posibilitando que el aprendizaje crezca de forma gradual, ya que a través del tiempo el robot en sus primeros escenarios de entrenamiento colisiona debido a que la cantidad de información es nula o casi nula, lo que se considera como una fuente insuficiente de datos, sin embargo, mientras el entrenamiento transcurre el robot al tratar de aumentar su nivel de recompensa, alcanza la meta mas frecuentemente, dando mayor importancia a los recorridos donde empezó a aprender que aquellos donde colisionaba. La comunicación del sistema se da mediante nodos controlados por un maestro ROS, este permite el intercambio de información a través de mensajes publicados sobre topics, lo que da lugar a una lectura adecuada del sensor LIDAR encargado de determinar objetos alrededor del robot y un correcto envío de datos por parte de la red DQN para el control de las acciones.
URI : https://repositorio.uta.edu.ec/jspui/handle/123456789/36341
Aparece en las colecciones: Maestría en Producción y Operaciones Industriales

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