Труды СПИИРАН
RUS  ENG    ЖУРНАЛЫ   ПЕРСОНАЛИИ   ОРГАНИЗАЦИИ   КОНФЕРЕНЦИИ   СЕМИНАРЫ   ВИДЕОТЕКА   ПАКЕТ AMSBIB  
Общая информация
Последний выпуск
Архив

Поиск публикаций
Поиск ссылок

RSS
Последний выпуск
Текущие выпуски
Архивные выпуски
Что такое RSS



Информатика и автоматизация:
Год:
Том:
Выпуск:
Страница:
Найти






Персональный вход:
Логин:
Пароль:
Запомнить пароль
Войти
Забыли пароль?
Регистрация


Труды СПИИРАН, 2019, выпуск 18, том 1, страницы 57–84
DOI: https://doi.org/10.15622/sp.18.1.57-84
(Mi trspy1039)
 

Эта публикация цитируется в 28 научных статьях (всего в 28 статьях)

Искусственный интеллект, инженерия данных и знаний

Разработка и имплементация сплайн-алгоритма планирования пути в среде ROS/Gazebo

Р. О. Лавреновa, Е. А. Магидa, Ф. Мацуноb, М. М. Свининc, Дж. Сутакорнd

a Казанский (Приволжский) федеральный университет
b Киотский Университет
c Университет Рицумейкан
d Университет Махидол
Аннотация: Планирование пути для автономных мобильных устройств является важной задачей в робототехнике. При планировании пути принято использовать один из двух классических подходов: глобальный, когда карта полностью известна, и локальный, в котором устройство по мере движения обнаруживает препятствия с помощью различных бортовых датчиков. На основе этих двух подходов также создаются алгоритмы, сочетающие в себе сильные стороны глобального и локального планирования.
В ходе предыдущих исследований нами был разработан и реализован в среде Matlab прототип многокритериального сплайн-алгоритма глобального построения маршрута. Алгоритм использует граф Вороного при вычислении первой аппроксимации маршрута для запуска итерационного метода, что позволило находить путь во всех конфигурациях карты при условии существования пути от начальной точки до целевой точки. В ходе итеративного поиска использовалась целевая функция, в которой каждому критерию присваивался его вес в целевой функции. Для реализации критериев в том числе использовался метод потенциальных полей.
В данной статье представлена реализация модифицированного сплайн-алгоритма для применения его на реальных автономных мобильных робототехнических системах. Для этого проводится корректирование уравнений характеристических критериев оптимальности пути. Карта препятствий, представленная в ранней версии алгоритма в виде пересечений кругов, в реальных условиях может быть представлена в виде динамически изменяемой вероятностной карты на основе сетки занятости (OccupancyGrid), а робот уже не представляет из себя геометрическую точку.
Для реализации сплайн-алгоритма и дальнейшего использования его в системах управления реальных мобильных робототехнических устройств исходный код прототипа алгоритма был перенесен из среды Matlab в модуль программного обеспечения, написанный на языке программирования С++. Тестирование быстродействия алгоритма и оптимальность многокритериальной целевой функции проводились в среде ROS/Gazebo, являющимся на сегодняшний день де-факто стандартом программирования и моделирования робототехнических устройств.
Полученный в результате сплайн-алгоритм поиска пути можно интегрировать в системы управления наземных колесных и гусеничных робототехнических устройств, оборудованных лазерным дальномером, а также модифицировать предложенный алгоритм для использования шагающими наземными роботами, беспилотными летающими аппаратами и беспилотными судами. Алгоритм работает в режиме реального времени и параметры влияния критериев на целевую функцию доступны для динамических изменений во время движения мобильного робота.
Ключевые слова: планирование пути, мобильный робот, алгоритм планирования, ROS, Gazebo, сплайн-алгоритм.
Финансовая поддержка Номер гранта
Российский фонд фундаментальных исследований 19-58-70002
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ (проект № 19-58-70002).
Поступила в редакцию: 28.01.2019
Реферативные базы данных:
Тип публикации: Статья
УДК: 007.52, 519.878, 519.1, 004.942, 006.72
Образец цитирования: Р. О. Лавренов, Е. А. Магид, Ф. Мацуно, М. М. Свинин, Дж. Сутакорн, “Разработка и имплементация сплайн-алгоритма планирования пути в среде ROS/Gazebo”, Тр. СПИИРАН, 18:1 (2019), 57–84
Цитирование в формате AMSBIB
\RBibitem{LavMagMat19}
\by Р.~О.~Лавренов, Е.~А.~Магид, Ф.~Мацуно, М.~М.~Свинин, Дж.~Сутакорн
\paper Разработка и имплементация сплайн-алгоритма планирования пути в среде ROS/Gazebo
\jour Тр. СПИИРАН
\yr 2019
\vol 18
\issue 1
\pages 57--84
\mathnet{http://mi.mathnet.ru/trspy1039}
\crossref{https://doi.org/10.15622/sp.18.1.57-84}
\elib{https://elibrary.ru/item.asp?id=37286132}
Образцы ссылок на эту страницу:
  • https://www.mathnet.ru/rus/trspy1039
  • https://www.mathnet.ru/rus/trspy/v18/i1/p57
  • Эта публикация цитируется в следующих 28 статьяx:
    Citing articles in Google Scholar: Russian citations, English citations
    Related articles in Google Scholar: Russian articles, English articles
    Информатика и автоматизация
    Статистика просмотров:
    Страница аннотации:1030
    PDF полного текста:350
     
      Обратная связь:
     Пользовательское соглашение  Регистрация посетителей портала  Логотипы © Математический институт им. В. А. Стеклова РАН, 2024