Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Obstacle avoidance method of autonomous vehicle based on fusion improved A*APF algorithm

Qian Yubin, Sun Hongtao, Feng Song

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2023

|

Vol. 71, nr 2

art. no. e144624

EN

This paper proposes an autonomous obstacle avoidance method combining improved A-star (A*) and improved artificial potential field (APF) to solve the planning and tracking problems of autonomous vehicles in a road environment. The A*APF algorithm to perform path planning tasks, and based on the longitudinal braking distance model, a dynamically changing obstacle influence range is designed. When there is no obstacle affecting the controlled vehicle, the improved A* algorithm with angle constraint combined with steering cost can quickly generate the optimal route and reduce turning points. If the controlled vehicle enters the influence domain of obstacle, the improved artificial potential field algorithm will generate lane changing paths and optimize the local optimal locations based on simulated annealing. Pondering the influence of surrounding participants, the four-mode obstacle avoidance process is established, and the corresponding safe distance condition is analyzed. A particular index is introduced to comprehensively evaluate speed, risk warning, and safe distance factors, so the proposed method is designed based on the fuzzy control theory. In the tracking task, a model predictive controller in the light of the kinematics model is devised to make the longitudinal and lateral process of lane changing meet comfort requirements, generating a feasible autonomous lane-change path. Finally, the simulation was performed in the Matlab/Simulink and Carsim combined environment. The proposed fusion path generation algorithm can overcome the shortcomings of the traditional single method and better adapt to the dynamic environment. The feasibility of the obstacle avoidance algorithm is verified in the three-lane simulation scenario to meet safety and comfort requirements.

2

An offline path planning method for autonomous vehicles

Barsi Á., Nyerges Á., Potó V., Tihanyi V.

Production Engineering Archives

|

2018

|

Vol. 19

37--42

EN

Driving a road vehicle is a very complex task in terms of controlling it, substituting a human driver with a computer is a real challenge also from the technical side. An important step in vehicle controlling is when the vehicle plans its own trajectory. The input of the trajectory planning are the purpose of the passengers and the environment of the vehicle. The trajectory planning process has several parts, for instance, the geometry of the path-curve or the speed during the way. Furthermore, a traffic situation can also determine many other parameters in the planning process. This paper presents a basic approach for trajectory design. To reach the aim a map will be given as a binary 2204 x 1294 size matrix where the roads will be defined by ones, the obstacles will be defined by zeros. The aim is to make an algorithm which can find the shortest and a suitable way for vehicles between the start and the target point. The vehicle speed will be slow enough to ignore the dynamical properties of the vehicle. The research is one of the first steps to realize automated parking features in a self-drive car.

3

An exact geometry-based algorithm for path planning

Jafarzadeh H., Fleming C. H.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2018

|

Vol. 28, no. 3

493--504

EN

A novel, exact algorithm is presented to solve the path planning problem that involves finding the shortest collision-free path from a start to a goal point in a two-dimensional environment containing convex and non-convex obstacles. The proposed algorithm, which is called the shortest possible path (SPP) algorithm, constructs a network of lines connecting the vertices of the obstacles and the locations of the start and goal points which is smaller than the network generated by the visibility graph. Then it finds the shortest path from start to goal point within this network. The SPP algorithm generates a safe, smooth and obstacle-free path that has a desired distance from each obstacle. This algorithm is designed for environments that are populated sparsely with convex and nonconvex polygonal obstacles. It has the capability of eliminating some of the polygons that do not play any role in constructing the optimal path. It is proven that the SPP algorithm can find the optimal path in O(nn’2) time, where n is the number of vertices of all polygons and n’ is the number of vertices that are considered in constructing the path network (n’ ≤ n). The performance of the algorithm is evaluated relative to three major classes of algorithms: heuristic, probabilistic, and classic. Different benchmark scenarios are used to evaluate the performance of the algorithm relative to the first two classes of algorithms: GAMOPP (genetic algorithm for multi-objective path planning), a representative heuristic algorithm, as well as RRT (rapidly-exploring random tree) and PRM (probabilistic road map), two well-known probabilistic algorithms. Time complexity is known for classic algorithms, so the presented algorithm is compared analytically.

4

Zmodyfikowana metoda pól potencjałowych do wyznaczania drogi robota mobilnego

Oborski P., Fedorczyk T.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2015

|

R. 19, nr 2

57--64

PL

Możliwość wykorzystania robotów mobilnych w przemyśle jest w dużej mierze zależna od zastosowania efektywnych systemów sterowania. Powinny one pozwalać na autonomiczne, bezpieczne i szybkie osiąganie planowanych punktów drogi. Jednym z podstawowych problemów jest wybór odpowiednich algorytmów doboru i optymalizacji ścieżki ruchu. Ich zadaniem jest bieżące wyliczanie przebiegu drogi, omijającej przeszkody, optymalnie prowadzącej robota do postawionego, często zmieniającego się celu. Istotnym problemem w wyznaczaniu ścieżki robota mobilnego jest złożoność optymalizacji. W podejściu globalnym istnieje możliwość optymalizacji całej ścieżki, jednak wymagana jest znajomość wszystkich przeszkód przed przystąpieniem do obliczeń. Uniemożliwia to bieżące reagowanie na ich zmiany. Wadą jest także wymagana duża moc obliczeniowa. Podejście lokalne pozwala na dynamiczne reagowanie na zmieniające się przeszkody i cele. Wyznaczanie drogi można zawęzić do ograniczonego obszaru wokół robota, co znacznie zmniejsza wymagania w zakresie przetwarzania danych. Wadą jednak jest brak możliwości globalnej optymalizacji. W artykule przedstawiono wyniki badań symulacyjnych metody lokalnego planowania ścieżki robota w oparciu o wyliczanie pól potencjałowych. Opracowano uniwersalny algorytm wykorzystujący zmodyfikowaną metodę pól potencjałowych oraz zbudowano aplikację pozwalającą na wykonywanie badań symulacyjnych w oparciu o mapy otoczenia. Przy wykorzystaniu opracowanej aplikacji przeprowadzono badania symulacyjne zachowania się robotów mobilnych sterowanych różnymi algorytmami oraz poruszających się w różnych środowiskach.

EN

The possibility of using mobile robots in industry is largely dependent on the application of the efficient control systems. They should be able to achieve planned road points autonomously, safety and fast. Selection of suitable algorithms for route calculation and optimization is one of the main problems. Their task is current calculation of the road, avoiding obstacles, making the leading robot achieve often changing goal. Complexity of the optimization of a mobile robot path is one of the main problems. There are two main approaches in the mobile robot path calculation: the global and local one. In the global approach it is possible to optimize the entire path. However, it requires knowledge of all the obstacles before starting calculation, so a dynamic response to changes is impossible. The disadvantage is also required significant computing power. The local approach allow for dynamic response to changing obstacles and goals. Searching of the path can be narrowed to a limited area around robot what greatly reduce the requirements with regard to the processing of data. However, disadvantage is the inability of global optimization. The article presents the results of research on new modified potential filed method development. On the base of it a universal control algorithm has been prepared. It was used for simulation based testing of the algorithm operation in various difficult conditions like local minimum.

5

System Nawigacji Mobilnego Robota Kurier oparty na reprezentacji BIM

Siemiątkowska B., Harasymowicz-Boggio B., Różańska-Walczuk M., Przybylski M., Chojecki R., Walęcki M., Węclewski P., Wiśniowski M., Borkowski A.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2012

|

z. 182, t. 1

217--226

PL

Celem projektu jest rozwinięcie semantycznego systemu nawigacji autonomicznego przy zastosowaniu BIM (ang. Building Information Modeling). Opisana reprezentacja umożliwia nawigację semantyczną robota i określenie calu trasy robota na różnych poziomach abstrakcji. Przedstawiony w artykule algorytm hierarchicznego planowania trasy jest w stanie wygenerować ścieżkę suboptymalną, jednocześnie zawiera sekwencje akcji niezbędnych do bezpiecznego poruszania się robota. Proces nawigacji wspierany jest przez lokalizację semantyczną, która wykorzystuje dwie metody: wykrywanie obiektów bazujące na chmurze punktów (dane pobrane z kamery 3D i przekonwertowanie w chmurę punktów) i wizyjnej detekcji płaskich wzorców naturalnych (na podstawie obrazów pochodzących z dwóch kolorowych kamer umieszczonych na bokach robota).

EN

In this paper the problem of BIM based indoor navigation is considered. The purpose of the project is to develop the semantic navigation system of an autonomous robot using BIM. The described representation enables semantic robot navigation with a goal specified at a various levels of abstraction. Presented in this paper hierarchical path planning algorithm is able to generate a time-optimized path including a sequence of actions required for robot safely movement across the whole building. The navigation process is supported by semantic localization which utilizes two methods: object detection based on point cloud (the 3D camera data aquired and converted into point cloud) and visual object detection (based on the image taken from two color cameras placed on the sides of the robot).

6

Moduł planowania ścieżki w środowisku dynamicznym dla robota Kurier

Przybylski M., Węclewski P., Wiśniowski M.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2012

|

z. 182, t. 1

235--244

PL

Artykuł dotyczy zagadnienia planowania ścieżki w środowisku dynamicznym dla autonomicznego robota usługowego Kurier [1]. Istnieje wiele algorytmów prawidłowo planujących ścieżkę w otoczeniu przeszkód statycznych, które jednak nie sprawdzają się w przypadku obiektów dynamicznych. Zaproponowane zostało dwuetapowe globalne planowanie ścieżki z uwzględnieniem przeszkód dynamicznych w trybie on-line. Pierwszy etap stanowi wstępne planowanie przy założeniu, że środowisko jest statyczne, które wykonywane jest tylko raz przy podaniu celu. Drugim etapem jest planowanie z uwzględnieniem przeszkód dynamicznych wykorzystujące wynik planowania wstępnego jako heurystykę, które odbywa się na bieżąco po aktualizacji pozycji robota lub obserwacji obiektów dynamicznych. Wyniki symulacyjne potwierdzają znaczące skrócenie czasu obliczeń oraz poprawność funkcjonowania algorytmu planowania ścieżki. Uzupełnieniem systemu jest algorytm wykrywania przeszkód dynamicznych na podstawie odczytów ze skanera laserowego.

EN

This article concerns the software module of path planning in a dynamic environment developed for the autonomous service robot Kurier [1]. The most of existing planning algorithms is designed for the use in a static environment, thus facing a dynamic obstacles such algorithms provide a non-optimal path or even fail to find a path at all. A new approach of the global path planning in a dynamic environment proposed in this article consists of two stages. At first, the initial planning in a static environment is carried out, which has to be done only once. Finally, the second stage planning is carried on on-Iine using the initial planning result as a heuristic. On-line planning is repeated after each robot’s position actualization or dynamic obstacle observation. The simulation confirms efficiency an correctness of presented algorithm. The path planning module is supported by an algorithm of dynamic obstacles detection basing on data obtained from a laser range finder.

7

Planowanie ścieżki robotów z zastosowaniem metody B-PPT

Babiarz A.

Zeszyty Naukowe. Automatyka / Politechnika Śląska

|

2006

|

z. 145

19-28

PL

Praca przedstawia przykłady planowania ścieżki manipulatorów robotów przemysłowych za pomocą metody B-PPT. Metoda B-PPT: Probabilistyczne planowanie trajektorii z zastosowaniem krzywych B-sklejanych łączy w sobie algorytm probabilistyczny oraz modelowanie współrzędnych naturalnych za pomocą krzywych B-sklejanych trzeciego stopnia. Planowanie ścieżki za pomocą metody B-PPT pozwala w prosty sposób otrzymać rozwiązanie zadania planowania ruchów robota. Przedstawiona postać metody B-PPT jest wynikiem analizy dotychczas rozwijanych metod probabilistycznych, takich jak PRM (Probabilistic Road Map) i RRT (Rapidly - exploring Random Trees).

EN

This paper presents a new approach to path planning. We present results of robot path planning using B-PPT method. The method is based on probabilistic algorithms and B-splines curves of three degree. The B-PPT method is the result of analyzing PRM method and RRT method.

8

AGVs motion planning and control in manufacturing systems.

Masłowski A.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2004

|

Vol. 28, nr 4

89-98

EN

In the paper method of path planning for Automated Vehicles (AGVs) tracking the markers on the surface and advantages as well as disadvantages of graphs approach have been presented. The requirements for autonomous control of AGVs and constrains for vehicles without the feedback as well as results of the control algorithm tests are given. The problems of AGVs applications in the manufacturing systems with various level of automation are discussed.

PL

W pracy przedstawiono metody planowania ścieżki w szczególności metodę grafów, automatycznie sterowanych pojazdów AGV wykorzystujących znaczniki powierzchniowe, stosowanych w systemach wytwarzania. Sfomułowano zarówno wymagania, jak i ograniczenia przy braku sprzężenia zwrotnego do ich sterowania automatycznego oraz przedstawiono wyniki badań testowych. Omówiono zastosowanie AGV w systemach wytwarzania o zróżnicowanym poziomie automatyzacji.

9

Planowanie on-line ścieżek ruchu manipulatora robota dla krzywych okresowych.

Klempous R., Łysakowska B., Nikodem J.

Prace Naukowe Instytutu Cybernetyki Technicznej Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2001

|

Vol. 102, nr 46

219-230

PL

W pracy przedstawiono nowoczesne komputerowe techniki interpolacyjne i aproksymacyjne w zadaniu planowania on-line ścieżek ruchu manipulatora robota. Dokonano wyboru najszybszych i najdokładniejszych algorytmów planowania według wybranych kryteriów oceny: złożoności obliczeniowej algorytmów oraz minimalnej liczby punktów realizujących zadaną dokładność śledzenia przebiegu ścieżki. Przeprowadzono badania symulacyjne utworzonego programu IntApr dla wybranych ścieżek manipulatora robota przemysłowego IRb-6. W pakiecie graficznym przedstawiono animację jego ruchu w trybie on-line dla krzywych okresowych na płaszczyźnie, z możliwością rozbudowy planera ścieżki ruchu do przestrzeni 3D.

EN

The paper presents some modern computer interpolation and approximation techniques of on-line path planning robot movement for recurrent curves. The fastest and most accurate planning algorithms are given due to: algorithms numerical complexity and minimal points number realizing assumed path tracking accuracy. Simulation tests are carried out of the program of on-line path planning of the Irb-6 manipulator robot recurrent movements.

10

Nawigacja robota mobilnego z użyciem sztucznych znaczników.

Hallmann I., Siemiątkowska B.

Prace Naukowe Instytutu Cybernetyki Technicznej Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2001

|

Vol. 102, nr 46

177-184

PL

System nawigacji autonomicznego robota mobilnego składa się z następujących elementów: detekcja przeszkód, znajdowanie wolnej drogi prowadzącej z miejsca w którym znajduje się robot do miejsca docelowego, określenie pozycji robota oraz realizacja wyznaczonej ścieżki. W naszych eksperymentach wykorzystywany był robot mobilny B14, 16 czujników podczerwienie, komputer z procesorem Pentium oraz jedną kolorową kamerę. Mapa otoczenia jest reprezentowana jako siatka prostokątnych komórek i budowana jest na podstawie danych pochodzących z sonarów i czujników podczerwieni. Każda komórka może przyjmować jeden ze stanów: wolna, zajęta lub nieznana. Mapa jest budowana przyrostowo przy użyciu rozmytej metody agregacji. Metoda agregacji wymaga znajomości aktualnego położenia robota w otoczeniu. Dlatego samo lokalizacja, oparta na danych otrzymywanych z sensorów jest kluczowym komponentem systemu sterowania robota mobilnego.

EN

Mobile robot navigation can be stated into following problems: detection of obstacles, finding free path leading from the robot's position to the goal position, estimation of the robot position and path realization. In our experiments the mobile robot B14 equipped with 16 sonars, 16 infrared sensors, on-board Pentium computer system and one colour camera is used. The grid-based map of an environment is built based on sonars infrared sensors. The status of each cell of the map can be free, occupied or unknown. The maps is built up incrementally and fuzzy method of data aggregation is used. The mapping method requires knowledge of the robot's position within the environment. Therefore a self-localization module is necessary. In presented navigation system artificial visual landmarks are used in order to compute the robot's position.

11

Sterowniki Ruchu dla częściowo znanej przestrzeni

Podsędkowski L.

Prace Naukowe Instytutu Cybernetyki Technicznej Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

1998

|

Vol. 98, nr 44

187-194

PL

W niniejszej pracy zawarty jest opis metody szybkiego planowania optymalnej trajektorii robota mobilnego typu samochód uwzględniającej jego ograniczenia nieholonomiczne. Przedstawiona metoda jest metodą poszukiwania grafu. Wierzchołkami grafu są konfiguracje robota w dyskretyzowanej przestrzeni konfiguracyjnej a jego łuki są wyznaczone przez jednostkowe przemieszczenia robota uwzględniające jego ograniczenia. Graf jest przeszukiwany algorytmem A* z kosztem heurystycznym wyznaczonym metodą propagacji kosztu (czyli koszt heurystyczny jest równy odległości przy omijaniu przeszkód i bez manewrów). Dodatkowo metoda została wyposażona w procedurę szybkiej zmiany trasy po wykryciu zmian w przestrzeni roboczej. Szybkość działania tej procedury wynika z wykorzystania części utworzonego wcześniej grafu, skorygowanego przez uwzględnienie zmian. Nowa trasa jest również optymalna, oczywiście dla aktualnego stanu wiedzy o przestrzeni roboczej.

EN

This paper presents a new method of the path planning for robots with nonholomic constrains in a partially known workspace. The method has been discussed for the car like robot with three dimensional configuration space. The algorithm of the presented method is based on a A* graph searching with nodes placed in discretised configuration space. The graph generation process is driven by a hydraulic cost which if found with the aid of a cost propagation procedure. This accelerates the searching without losing the optimality. The method presented is equipped with procedures of fast path replanning which is especially important for cases with partially known workspaces.