Algorytm planowania ruchu statku z priorytetowaniem zadań: metoda endogenicznej przestrzeni konfiguracyjnej

• Autorzy: Ratajczak A. , Karpińska J. , Tchoń K.

Warianty tytułu

EN

Task-priority motion planning algorithm for an ocean ship: the endogenous configuration space approach

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca przedstawia algorytm planowania ruchu statku z trzema stopniami swobody i dwoma sygnałami sterującymi. Do realizacji zadania planowania, złożonego z dwóch podzadań, proponujemy koncepcję algorytmu jakobianu odwrotnego z priorytetowaniem zadań, w oparciu o metodę endogenicznej przestrzeni konfiguracyjnej. Pierwsze podzadanie definiujemy jako sterowanie do punktu i nadajemy mu wyższy priorytet. Drugie podzadanie, o niższym priorytecie, utrzymuje funkcje sterujące w zadanych granicach. Efektywność otrzymanego algorytmu potwierdzają zamieszczone symulacje komputerowe. Zaproponowane rozwiązanie jest użyteczne także dla innych modeli dynamicznych dających się przedstawić w postaci afinicznego układu sterowania z dryfem. Przedstawiony algorytm otwiera dalsze perspektywy rozwoju przedstawionej koncepcji i może zostać rozszerzony o kolejne podzadania, których postać może być bardzo zróżnicowana.

EN

This work introduces a motion planning algorithm for an underactuated ship with three degrees of freedom and two control inputs. The planning problem consists of two subtasks. To solve this problem we propose the task-priority Jacobian pseudoinverse algorithm, based on the endogenous configuration space approach. We define the first subtask, with higher priority, as a point-to-point control. The objective of the second subtask, with lower priority, is to keep the control function bounds. The theory has been illustrated with computer simulations. The proposed solution can also be used for other systems, provided that their dynamics can be given in the form of an affine control input with the drift term. The presented algorithm can be extended to include other subtasks, like singularity avoidance, obstacle avoidance, control energy minimization, etc.

Słowa kluczowe

PL

robotyka; statek; planowanie ruchu; metoda endogenicznej przestrzeni konfiguracyjnej

EN

robotics; ocean ship; motion planning; endogenous configuration space approach

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika
• Rocznik: 2008
• Tom: z. 166, t. 2
• Strony: 535--544
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Ratajczak A.

autor

Karpińska J.

autor

Tchoń K.

• Instytut Informatyki, Automatyki i Robotyki, Politechnika Wrocławska, ul. Janiszewskiego 11/17, 50-372 Wrocław,

Bibliografia

• [1] S. Chiaverini. Singularity-robust task-priority redundancy resolution for real-time kinematic control of robot manipulators. IEEE Transactions on Robotics and Automation, 1997, Vol. 13, No. 3, s. 398-410.
• [2] T. I. Fossen. Guidance and Control of Ocean Vehicles. Chichester, UK, Wiley 1994.
• [3] J. Karpińska. Modele i algorytmy sterowania robotów podwodnych. Praca magisterska, Politechnika Wrocławska, Wrocław, Poland, 2007.
• [4] Y. Nakamura. Advanced Theoretical Robotics: Redundancy and Optimization. New Jersey, USA, Prentice Hall 1991.
• [5] A. Ratajczak, K. Tchoń. Control of underactuated robotic manipulators: an endogenous configuration space approach. In: 13th IEEE/IFAC International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR 2007). Proceedings, Szczecin, Poland, August 27 - 30, 2007, s. 985-990.
• [6] K. Tchoń, J. Jakubiak. Endogenous configuration space approach to mobile manipulators: a derivation and performance assessment of jacobian inverse kinematics algorithms. International Journal of Control, 2003, Vol. 76, No. 14, s. 1387-1419.