Mobilis robot mozgástervezése dinamikus környezetben a Safety Velocity Obstacles módszerrel

A mobilis robotok legfőbb feladata, hogy egy kiindulási helyről a célpozícióba eljussanak. Legfőbb szempontként mindig szem előtt kell tartani, hogy a robot célig történő mozgása során ne ütközzön egy akadállyal sem, így biztosítva saját és környezete épségét. Ezen mozgás tervezésére szolgálnak a mozgástervező algoritmusok.

TDK dolgozatom célja egy olyan mozgástervező algoritmus fejlesztése és implementálása volt, mely egyaránt biztosítja a robot munkaterében jelenlevő statikus és mozgó akadályok elkerülését. Ehhez a Velocity Obstacles [1] módszert használtam fel, mely alkalmas mobilis robotok pályatervezésére dinamikus környezetben.

A módszer a robot és az akadályok között elkerülő manővereket tervez figyelembe véve a robot és az akadályok – ismertnek feltételezett – aktuális pozícióját és sebességét. A témában született legtöbb korábbi publikációban (pl. [2]) a robotsebesség kiválasztásánál arra törekedtek, hogy azt a sebességet válasszák ki, amellyel a robot a leggyorsabban tudja elérni a kívánt célpozíciót. Egy ilyen pálya követése során a robot rendszerint nagyon megközelíti az akadályokat, ami ütközésveszélyt von maga után, ha az akadályok kiterjedése, pozíciója és sebessége csak pontatlanul áll rendelkezésre.

Munkám során a leggyorsabb célelérést eredményező algoritmus mellett bevezettem egy új módszert, amely a legbiztonságosabb mozgástervezést eredményezi. Ezt a módszert Safety Velocity Obstacles módszernek (SVO-nak) neveztem el.

A mozgástervezés eredményét minden esetben szimulációban vizsgáltam, a robot és az akadályok mozgásából videót is készítettem.

Ez a mozgástervező algoritmus alkalmazható autonóm járművek mozgásának tervezéséhez is, így a jövőben nagyon sok lehetőség nyílhat a továbbfejlesztésre.

Irodalomjegyzék:

[1] Paolo Fiorini, Zvi Shiller: Motion Planning in Dynamic Environments Using Velocity Obstacles, The International Journal of Robotics Research, Vol 17, Issue 7, 1998, pp. 760-772

[2] Jamie Snape, Jur van den Berg, Stephen J. Guy, and Dinesh Manocha: The Hybrid Reciprocal Velocity Obstacle, IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS, VOL. 27, NO. 4, AUGUST 2011

szerző

• 
  Gyenes Zoltán
  Villamosmérnöki szak, mesterképzés
  mesterképzés (MA/MSc)

konzulens

• 
  Dr. Gincsainé Szádeczky-Kardoss Emese
  Docens, Irányítástechnika és Informatika Tanszék

helyezés