Planowanie przejazdu przez zbiór punktów dla zadania zrobotyzowanej inspekcji

• Autorzy: Gawron T. , Michałek M. M.

Warianty tytułu

EN

Planning the waypoing-following task for robotized inspection

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł poświęcony jest dwuetapowemu, globalnemu (tj. planującemu całe zadanie ruchu przy pomocy dostępnych informacji nt. całego środowiska ruchu) algorytmowi planowania bezkolizyjnego przejazdu przez zbiór punktów referencyjnych dla motocykla w środowisku ustrukturyzowanym. Opracowana metoda generuje plany dla sterownika VFO (z ang. Vector Field Orientation). Pierwszy etap planowania polega na wyszukaniu zbioru punktów w dwuwymiarowej (pomimo trójwymiarowej przestrzeni problemu) siatce zajętości za pomocą zmodyfikowanego algorytmu A*. Wprowadzone modyfikacje polegają na zastosowaniu: nowej definicji kosztu, niedopuszczalnej funkcji heurystycznej oraz redukcji sąsiedztwa w grafie. Na podstawie wyszukanego zbioru punktów wyznaczane są pozycje punktów referencyjnych. Drugi etap stanowi planowanie orientacji referencyjnej dla otrzymanych punktów referencyjnych poprzez wykorzystanie własności sterownika VFO. Proponowany algorytm planowania dopuszcza zmiany strategii ruchu (przód/tył). W pracy pokazano jak dobór odpowiednich parametrów metody wpływa na właściwości generowanych planów.

EN

The paper presents two-stage, global motion planning algorithm for the waypoint-following task realized by a unicycle in a structured environment. During the first stage, a modified version A* pathfinding algorithm is used to find a safe in two-dimensional occupancy grid. During the second stage, waypoint orientations are palnned. Orientation planning exploits properties of the VFO controller used for subsequent motion realization. Proposed two-stage algorithm allows robot reversals and has lower computational complexity than straigtforward full task space search. Properties of plans can be modified using tunable parameters.

Słowa kluczowe

PL

robot eksploracyjny; robot ratowniczy; inspekcja; plan przejazdu; robotyka

EN

exploration robot; rescue robot; inspection; path planning; robotics

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika
• Rocznik: 2014
• Tom: z. 194, t. 1
• Strony: 35--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Gawron T.

• Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów, Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 3A, 60-965 Poznań

autor

Michałek M. M.

• Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów, Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 3A, 60-965 Poznań

Bibliografia

• [1] M. Cikes, M. Dakulovic, I. Petrovic. The path planning algorithms for a mobile robot based on the occupancy grid map of the environment- A comparative study. In: Proc. XXIII International Symposium on Information, Communication and Automation Technologies (JCAT). Proceedings, 2011, s. 1-8.
• [2] Zhou Feng. A novel path planning for robots based on rapidly exploring random tree and particle swarm optimizer algorithm. IAES International Journal of Robotics and Automation (IJRA), 2014, wolumen 3, numer 2.
• [3] Daniel Harabor, Alban Grastien. Online graph pruning for pathfinding on grid maps. In: 25th Conference on Artificial Intelligence (AAAI-11 ). Proceedings, 2011.
• [4] P.E. Hart, N.J. Nilsson, B. Raphael. A formal basis for the heuristic determination of minimum cost paths. Systems Science and Cybernetics, IEEE Transactions on, 1968, wolumen 4, numer 2, s. 100-107.
• [5] N. Jouandeau, Zhi Yan. Decentralized waypoint-based multi-robot coordination. In: Cyber Technology in Automation, Control, and Intelligent Systems (CYBER), 2012 IEEE International Conference on. Proceedings, 2012, s. 175-178.
• [6] R.A. Knepper, A. Kelly. High performance state lattice planning using heuristic look-up tables. In: Intelligent Robots and Systems, 2006 IEEE/RSJ International Conference on. Proceedings, 2006, s. 3375-3380.
• [7] S.M. LaValle. Planning Algorithms. Cambridge University Press 2006.
• [8] Steven M. La Valle, Michael S. Branicky. On the relationship between classical grid search and probabilistic road maps. In: Algorithmic Foundations of Robotics V Red. Jean-Daniel Boissonnat et al, wolumen 7 serii Springer Tracts in Advanced Robotics, s. 59-76. Springer Berlin Heidelberg 2004.
• [9] Maciej Michałek, Krzysztof Kozłowski. Motion planning and feedback control for a unicycle in a way point following task: The VFO approach. Int. J. Appl. Math. Com put. Sci., 2009, wolumen 19, numer 4, s. 533-545.