Nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa dẫn đường toàn cục cho robot tự hành dạng phi đối xứng
15 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.100.2024.46-53Từ khóa:
AMRs; Robot tự hành; Dẫn đường toàn cục; DWB; SPBL.Tóm tắt
Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa dẫn đường toàn cục cho robot tự hành (AMR) có cấu trúc và khả năng cơ động không đối xứng, thường gặp trong các ứng dụng thực tế. Nhằm đề xuất một phương pháp tối ưu hóa quỹ đạo toàn cục, giúp AMR dạng phi đối xứng di chuyển hiệu quả trong môi trường phức tạp, giảm thời gian thực hiện nhiệm vụ và tối ưu hóa hiệu suất hoạt động. Nghiên cứu sử dụng thuật toán SPBL để tìm kiếm đường đi tối ưu trong môi trường dựa trên cơ sở quỹ đạo khởi thủy. Quá trình dẫn đường sử dụng DWB được tối ưu hóa bằng cách điều chỉnh các thông số chi phí cho các thao tác cơ bản như di chuyển thẳng, quay tại chỗ, trượt, lùi. Các thông số này được thiết kế để ưu tiên các quỹ đạo trơn, tránh các thao tác phức tạp và không hiệu quả. Kết quả của nghiên cứu cho thấy phương pháp đề xuất giúp giảm thiểu độ phức tạp của quỹ đạo, dẫn đến việc giảm thời gian thực hiện nhiệm vụ và cải thiện hiệu suất hoạt động của AMR dạng phi đối xứng, có khả năng ứng dụng trong các hệ thống vận chuyển bằng robot trong công nghiệp.
Tài liệu tham khảo
[1]. Hrbáček, J., T. Ripel, and J. Krejsa. "Ackermann mobile robot chassis with independent rear wheel drives." Proceedings of 14th International Power Electronics and Motion Control Conference EPE-PEMC 2010. IEEE, (2010). DOI: https://doi.org/10.1109/EPEPEMC.2010.5606853
[2]. Wang, C., Liu, X., Yang, X., Hu, F., Jiang, A., & Yang, C. “Trajectory tracking of an omni-directional wheeled mobile robot using a model predictive control strategy”. Applied Sciences, 8(2), 231, (2018). DOI: https://doi.org/10.3390/app8020231
[3]. Tătar, Mihai Olimpiu, et al. "Design and development of an autonomous omni-directional mobile robot with Mecanum wheels." 2014 IEEE International Conference on Automation, Quality and Testing, Robotics. IEEE, (2014). DOI: https://doi.org/10.1109/AQTR.2014.6857869
[4]. V. M. B. D. A. F. A. Filipescu, "Trajectory-tracking and discrete-time sliding-mode control of wheeled mobile robots," 2011. IEEE International Conference on Information and Automation. IEEE, 2011.
[5]. Z. J. Shibing Yu, "Design of the navigation system through the fusion of IMU and wheeled encoders," 2020. Computer Communications 160: 730-737, (2020). DOI: https://doi.org/10.1016/j.comcom.2020.07.009
[6]. Kalman, Rudolph E., and Richard S. Bucy. "New results in linear filtering and prediction theory.": 95-108, (1961). DOI: https://doi.org/10.1115/1.3658902
[7]. Thrun, S.. “Simultaneous localization and mapping. In Robotics and cognitive approaches to spatial mapping”, (pp. 13-41). Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, (2008). DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-540-75388-9_3
[8]. Thrun, S., & Montemerlo, M. “The graph SLAM algorithm with applications to large-scale mapping of urban structures”. The International Journal of Robotics Research, 25(5-6), 403-429, (2006). DOI: https://doi.org/10.1177/0278364906065387
[9]. Giorgio Grisetti, Cyrill Stachniss, and Wolfram Burgard,“Improved Techniques for Grid Mapping with Rao-Blackwellized Particle Filters”, IEEE Transactions on Robotics, Volume 23, pages 34-46, (2007). DOI: https://doi.org/10.1109/TRO.2006.889486
[10]. Kohlbrecher, S., Meyer, J., Graber, T., Petersen, K., Klingauf, U., & Von Stryk, O.. “Hector open source modules for autonomous mapping and navigation with rescue robots”. In RoboCup 2013: Robot World Cup XVII 17, pp. 624-631. Springer Berlin Heidelberg, (2013). DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-44468-9_58
[11]. Hess, W., Kohler, D., Rapp, H., & Andor, D. “Real-time loop closure in 2D LIDAR SLAM”. In 2016 IEEE international conference on robotics and automation (ICRA), pp. 1271-1278, (2016). DOI: https://doi.org/10.1109/ICRA.2016.7487258
[12]. Konolige, K., Grisetti, G., Kümmerle, R., Burgard, W., Limketkai, B., & Vincent, R. “Efficient sparse pose adjustment for 2D mapping”. In 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp. 22-29, (2010). DOI: https://doi.org/10.1109/IROS.2010.5649043
[13]. I. J. Steve Macenski, "SLAM Toolbox: SLAM for the dynamic world", (2021). DOI: https://doi.org/10.21105/joss.02783
[14]. Agarwal, S., Mierle, K., & Others. (n.d.). Ceres solver. http://ceres-solver.org
[15]. Likhachev, Maxim. "Search-Based Planning Library (SBPL)." (2016).
[16]. Limpert, Nicolas, Stefan Schiffer, and Alexander Ferrein. "A local planner for Ackermann-driven vehicles in ROS SBPL." 2015. Pattern Recognition Association of South Africa and Robotics and Mechatronics International Conference (PRASA-RobMech). IEEE, (2015). DOI: https://doi.org/10.1109/RoboMech.2015.7359518
[17]. A. &. R. L. L. d. I. A. e. R. d. P. d. Milano, "Implementation, comparison, and advances in global planners using Ackerman motion primitives," (2018).
[18]. ROS, "sbpl_lattice_planner," [Online]. Available: https://wiki.ros.org/sbpl_lattice_planner.
[19]. Fox, D., Burgard, W., & Thrun, S. “The dynamic window approach to collision avoidance”. IEEE Robotics & Automation Magazine, 4(1), 23-33, (1997). DOI: https://doi.org/10.1109/100.580977
