ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕФЛЕКСИВНЫХ ГРАФОВ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ПЛАНИРОВАНИЯ
ПУТИ И ТАКТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РОБОТИЗИРОВАННОЙ КОЛЕСНОЙ ПЛАТФОРМОЙ 

Чикрин Дмитрий Евгеньевич, кандидат технических наук, доцент, кафедра радиофизики, Казанский федеральный университет (Россия, г. Казань, ул. Кремлевская, 18), E-mail: Dmitry.kfu@gmail.com
Егорчев Антон Александрович, младший научный сотрудник, Институт физики, Казанский федеральный университет (Россия, г. Казань, ул. Кремлевская, 18), E-mail: eanton090@gmail.com
Голоусов Святослав Владимирович, младший научный сотрудник, Институт физики, Казанский федеральный университет (Россия, г. Казань, ул. Кремлевская, 18), E-mail: sgolousov@gmail.com
Савинков Павел Андреевич, младший научный сотрудник, Институт физики, Казанский федеральный университет (Россия, г. Казань, ул. Кремлевская, 18), E-mail: savinkov001@mail.ru
Тумаков Дмитрий Николаевич, кандидат физико-математических наук, доцент, кафедра прикладной математики, Казанский федеральный университет (Россия, г. Казань, ул. Кремлевская, 18), E-mail: dtumakov@kpfu.ru 

007.52 

DOI

10.21685/2072-3059-2018-4-7 

Актуальность и цели. Рассмотрена задача упрощенного автопилота – разработка системы управления, решающей задачи планирования пути и тактического (в реальном времени) управления колесной платформой при решении класса целевых задач по проезду заданного в виде ключевых точек маршрута.
Материалы и методы. Планирование пути и принятие решений по тактическому управлению осуществляются на базе динамического рефлексивного графа, формируемого с использованием триангуляции Делоне по объектам дорожной сцены с дальнейшей их трансляцией диаграммой Вороного.
Результаты. Сформированы граничные условия для тестовой площадки, имитирующей условия заводской территории/автостоянки. Определены критерии безопасности выполнения маневров в условиях существования как статических, так и подвижных объектов в рамках анализируемой дорожной сцены.
Выводы. Проведенный ряд модельных экспериментов для тестовых площадок различной конфигурации показал эффективность предложенного подхода. 

Ключевые слова

автопилот, система управления, динамический граф, колесная платформа, триангуляция Делоне, диаграмма Вороного 

 Скачать статью в формате PDF

1. Özgüner, U. Autonomous ground vehicles / U. Özgüner. – Massachusetts : Artech House, 2011. – 280 p.
2. Litman, T. Autonomous Vehicle Implementation Predictions / T. Litman // Implications for Transport Planning. – 2018. – P. 32
3. Ridley, P. Autonomous Control of an Underground Mining Vehicle / P. Ridley, P. Corke // Aust. Conf. Robot. Autom. – United States : Piscataway, NJ: IEEE Service Center, 2001. – P. 26–31.
4. Pradalier, C. Vision-based operations of a large industrial vehicle: Autonomous hot metal carrier / C. Pradalier, A. Tews, J. Roberts // J. F. Robot. – 2008. – Vol. 25, № 4–5. – P. 243–267.
5. Automatic steering of farm vehicles using GPS / T. Bell, G. Elkaim, D. B. Parkinson, M. O’Connor, T. Bell, G. Elkaim, B. Parkinson // Precis. Agric. – 1996. – № precisionAgricu 3. – P. 767–777.
6. Eindhoven, T. U. Obstacle Avoidance for Wheeled Mobile Robotic Systems (Literature Exploration) / T. U. Eindhoven // Neural Networks. – 2003. – P. 10.
7. Shin, W. Line Segment Selection Method for Fast Path Planning / W. Shin, J. Shin, B. Kim, K. Jeong // International Journal of Control, Automation and Systems. – 2017. – Vol. 15, № 3. – P. 1322–1331.
8. Ailon, A. On controllability and trajectory tracking of a kinematic vehicle model / A. Ailon, N. Berman, S. Arogeti // Automatica. – 2005. – Vol. 41, № 5. – P. 889–896.
9. Huang, Han-Pang Dynamic visibility graph for path planning / Han-Pang Huang, Shu-Yun Chung // 2004 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) (IEEE Cat. No.04CH37566). – 2004. – Vol. 3. – P. 2813–2818.
10. Magid, E. Voronoi-based trajectory optimization for UGV path planning / E. Magid, R. Lavrenov, I. Afanasyev // International Conference on Mechanical, System and Control Engineering (ICMSC). – 2017. – № 1. – P. 383–387.
11. Rohnert, H. Shortest paths in the plane with convex polygonal obstacles / H. Rohnert // Inf. Process. Lett. – 1986. – Vol. 23, № 2. – P. 71–76.
12. Choset, H. Sensor-Based Exploration: The Hierarchical Generalized Voronoi Graph / H. Choset, J. Burdick // Int. J. Rob. Res. – 2000. – Vol. 19, № 2. – P. 96–125.
13. Lopez Garcia, D. A. Vodec: A fast Voronoi algorithm for car-like robot path planning in dynamic scenarios / D. A. Lopez Garcia, F. Gomez-Bravo // Robotica. – 2012. – Vol. 30, № 7. – P. 1189–1201.
14. Data association for mobile robot navigation: a graph theoretic approach / T. Bailey, E. M. Nebot, J. K. Rosenblatt, H. F. Durrant-Whyte // Proceedings 2000 ICRA. Millennium Conference. IEEE International Conference on Robotics and Automation. Symposia Proceedings (Cat. No. 00CH37065) / ed. D. A. Lopez Garcia and F. Gomez-Bravo. – Sydney, Australia, 2000. – Vol. 3. – P. 2512–2517.
15. Tan, G. Global optimal path planning for mobile robot based on improved Dijkstra algorithm and ant system algorithm / G. Tan, H. He, S. Aaron // J. Cent. South Univ. Technol. – 2006. – Vol. 13, № 1. – P. 80–86.
16. Geiger, A. Probabilistic models for 3D urban scene understanding from movable platforms / A. Geiger // Probabilistic Model. 3D Urban Scene Underst. from Movable Platforms. – 2013. – April. – P. 1–162.
17. Smith, D. E. Effects of Model Complexity on the Performance of Automated Vehicle Steering Controllers: Model Development, Validation and Comparison / D. E. Smith, J. M. Starkey // Veh. Syst. Dyn. – 1995. – Vol. 24, № 2. – P. 163–181.
18. Pepy, R. Path Planning using a Dynamic Vehicle Model / R. Pepy, A. Lambert, H. Mounier // 2nd International Conference on Information & Communication Technologies. – 2006. – Vol. 1, № 1. – P. 781–786.