Abstract

Mobile robot motion is a complex field of research intensively studied during the recent decades. In this article the authors consider the problem of path planning for a mobile robot with two degrees of freedom (ground vehicle) in a priori undetermined environment. The authors formulate the path planning problem and propose a computationally effective algorithm for solving the problem of movement path construction in a priori unknown environment. The proposed algorithm decomposes the path planning problem in two main phases: construction of a graph-based presentation of a free space and graph search. The authors propose a dual graph of a free space polygon triangulation as a means of a free space presentation. This approach allows us to minimize the graph size without an uncontrollable loss of accuracy of environment representation. This approach uses Dijkstra algorithm for the conduct path search on a free space graph, but it is possible to replace this algorithm by another one with account of the particular constraints. The proposed algorithm envisages a continuous collection of the environment information by a robot using its sensors. A brief review of the existing approaches to the problem is presented, as well as a theoretical comparison of these approaches with the proposed one in terms of the computational complexity theory. The proposed algorithm's computational efficiency is demonstrated via a computational experiment, where the proposed and reference algorithms operate on a set of synthetic environment models of different geometric size, but with a similar structure. An experiment proved the algorithm's supremacy in speed.

Highlights

  • При оäновреìенной ëокаëизаöии и картировании среäы, инфорìаöия о которой на ìоìент на÷аëа работы ìобиëüноãо робота отсутствует, основныìи заäа÷аìи явëяþтся заäа÷а построения карты окружаþщеãо пространства, заäа÷а опреäеëения собственноãо поëожения ìобиëüноãо робота в пространстве и заäа÷а обеспе÷ения беспрепятственноãо еãо переäвижения к öеëевой то÷ке

  • Дëя реøения заäа÷и поиска пути на ãрафе испоëüзуется аëãоритì Дийкстры в обобщенной форìуëировке, ÷то позвоëяет äëя реøения конкретной заäа÷и с ее оãрани÷енияìи выбратü поäхоäящуþ ìоäификаöиþ аëãоритìа

  • Поëноöенное же реøение заäа÷и с приìенениеì преäставëений в виäе оãрани÷иваþщеãо выпукëоãо ìноãоãранника и ìноãоãранника, äетаëüно описываþщеãо форìу робота, явëяется существенно боëее сëожной в аëãоритìи÷ескоì сìысëе заäа÷ей, поэтоìу не приìеняется на практике в сиëу таких при÷ин, как оãрани÷енностü вы÷исëитеëüных ресурсов ìобиëüноãо робота и избыто÷ная то÷ностü резуëüтата

Read more

Summary

Формальное описание алгоритма

Цеëüþ работы аëãоритìа явëяется построение траектории äвижения M. Преäëаãаеìый аëãоритì разäеëяется на сëеäуþщие øаãи: 1) построение ìноãоуãоëüника свобоäноãо пространства P(K): 1.1) иниöиаëизаöия пустоãо P(K); 1.2) построение контура окружаþщеãо пространства C(Ω) в виäе ëоìаной кривой; 1.3) äопоëнение P(K) ëоìаной C(Ω) как оãрани÷иваþщей ìноãоуãоëüник кривой; 1.4) äëя кажäоãо препятствия Ei в E: 1.4.1) построение контура препятствия C(Ei); 1.4.2) äопоëнение P(K) ëоìаной C(Ei) как äыркой; 2) построение трианãуëяöии ìноãоуãоëüника свобоäноãо пространства T = T(P(K)); 3) построение äуаëüноãо ãрафа трианãуëяöии G(T); 4) опреäеëение верøин ãрафа G(T), соответствуþщих текущеìу поëожениþ и öеëевоìу поëожениþ; 5) опреäеëение пути W из текущеãо поëожения в öеëевое ÷ерез поиск пути на ãрафе W = = Dijkstra(G(T)); 6) преобразование ãрафовоãо преäставëения пути W в ãеоìетри÷еское преäставëение M. Шаãи 2 и 3 составëяþт первый этап работы аëãоритìа, øаãи 4 и 5 — второй

Преобразование исходных данных к графовому представлению
Поиск пути на графе
Компьютерная апробация
Список литературы
Full Text
Paper version not known

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call

Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.