Optimización de trayectorias y estabilización LQR para robot aéreo omnidireccional

Abstract

En este trabajo, se aborda el desarrollo de la planificación de trayectorias para un robot aéreo omnidireccional. La arquitectura del dron consiste en 4 quadrotores unidos con juntas omnidireccionales a un cuerpo central, permitiendo al sistema rotar 360º en los tres ejes mientras los quadrotores mantienen el sistema estable. Al tratarse de un sistema sobreactuado puede llegar de una posición o estado A a uno B por múltiples vı́as. Por ello, de las varias rutas posibles, es importante generar las que se ajusten a criterios de optimalidad, y ası́ reducir el consumo del sistema. En el presente artı́culo se presenta una solución para generar trayectorias que se ajusten a ciertos criterios de optimalidad y restricciones del sistema. El problema se resuelve mediante el método de optimización de trayectorias de colocación directa, y posteriormente se utiliza la trayectoria generada como entrada en un lazo de control con estabilización LQR de tiempo finito. El trabajo se ha validado en simulación.