Dubins járművek területfedési problémái
Mindig is elgondolkodtatott, hogy egy repülőgép miért párhuzamos egyenesekkel fed le egy területet ahelyett, hogy körkörösen mozogna. Pedig a párhuzamos mozgások során az egyenesek végén meg is kell fordulniuk, amellyel a feladathoz nem tartozó részek felett repülnek el. Ezzel szemben egy porszívó vagy fűnyíró területfedési algoritmusai változatosabbak, nincsenek erre az egyszerű bejárásra korlátozva.
Felmerült bennem a kérdés, hogy ez feltétlenül így kell-e lennie. Tudunk-e egy repülőnek olyan algoritmust mutatni, ahol a megszokott keretekből kilépve költséget tud megtakarítani? Ha differenciális meghajtású robotokra többféle algoritmus alkalmazható, akkor egy Dubins-járműre miért ne lehetne kipróbálni? Sikerülhet-e megugrani, hogy a nagyobb fordulási sugárral rendelkező Dubins-jármű a párhuzamos egyenesek bejárásán kívül is tudjon olyan jó költségű bejárást produkálni, hogy lekörözze a jól bevált módszert? Esetlegesen, ha ez a két más-más tulajdonságokkal rendelkező robot egymást segítve dolgozhatnak, tudnak-e még alacsonyabb költséget felmutatni? A dolgozatomra ezekre a kérdésekre keresem a választ.
A dolgozat Dubins-járművek területlefedési problémájával foglalkozik, ahol a lefedendő terület, valamint a jármű paraméterei adottak és előre ismertek. Ismertetem a lefedéshez alapvető tudnivalókat; Dubins-görbék, a cella-dekompozíció fajtái, a párhuzamos egyenesek módszerének alapjai (boustrophedon út), és a lefedési mutatók.
Egy általam specifikált területlefedő algoritmus kerül bemutatásra, mely során a Dubins-jármű egy „csiga vonalban” indul el a területen, és egy ponton áll át a párhuzamos egyenesek mentén való mozgásra. Ezáltal megspórolja azt a plusz mozgást, amit a területen kívül tenne meg ha párhuzamosokkal fedné le a területet.
Az eredmények szerint van olyan sokszög, amely esetén a módszer jobban teljesít a boustrophedon utaknál, azonban más sokszögeknél rosszabbul. Általánosságban elmondható, hogy a nagyobb szögeket tartalmazó alakzatok esetén az algoritmus kiválóan használható, kis szögeket tartalmazó sokszögek esetén viszont nem alkalmazható hatékonyan.
Ennek megoldására egy kooperációs feladat során a Dubins-jármű mellett egy omnidirekcionális robot is alkalmazható, mely lefedési képességei bár csekélyebbek, viszont mozgása sokkal szabadabb.
A kooperációs feladathoz egy irodalomkutatás történt játékelméleti témában annak érdekében, hogy a kooperációs feladatok során az eredmények számszerűsíthetők és összehasonlíthatók legyenek. Végül a kooperációs megoldás eredményeit értékelem különböző stratégiák esetén.
A megvalósított bejárások implementációja is megtörtént Matlab fejlesztői környezetben. Ezen eredményeket a dolgozat bemutatja, és értékeli.
szerző
-
Tolmácsi Ágnes
Egészségügyi mérnök szak, mesterképzés
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Gincsainé Szádeczky-Kardoss Emese
Docens, Irányítástechnika és Informatika Tanszék
