In this paper, we propose a novel approach to decentralized motion planning and conflict-resolution for multiple mobile agents working in an environment with unexpected moving obstacles. Our proposed motion planner has two characteristics. One is a real-time collision prognosis based on modified collision map. Collision map is a famous centralized motion planner with low computation load, and the collision prognosis hands over these characteristics. And the collision prognosis is based on current robots status, maximum robot speeds, maximum robot accelerations, and path information produced from off-line path planning procedure, so it is applicable to motion planner for multiple agents in a dynamic environment. The other characteristic is that motion controller architecture is based on potential field method, which is capable of integrating robot guidance to the goals with collision avoidance. For the architecture, we define virtual obstacles making delay time for collision avoidance from the real-time collision prognosis. Finally the results obtained from realistic simulation of a multi-robot environment with unknown moving obstacles demonstrate safety and efficiency of the proposed method.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.15
no.1
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pp.78-86
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1998
This paper presents a numerical method of the minimum-time trajectory planning for a robot manipulator amid obstacles. Each joint displacement is represented by the linear combination of the finite-term quintic B-splines which are the known functions of the path parameter. The time is represented by the linear function of the same path parameter. Since the geometric path is not fixed and the time is linear to the path parameter, the coefficients of the splines and the time-scale factor span a finite-dimensional vector space, a point in which uniquely represents the manipulator motion. The displacement, the velocity and the acceleration conditions at the starting and the goal positions are transformed into the linear equality constraints on the coefficients of the splines, which reduce the dimension of the vector space. The optimization is performed in the reduced vector space using nonlinear programming. The total moving time is the main performance index which should be minimized. The constraints on the actuator forces and that of the obstacle-avoidance, together with sufficiently large weighting coefficients, are included in the augmented performance index. In the numerical implementation, the minimum-time motion is obtained for a planar 3-1ink manipulator amid several rectangular obstacles without simplifying any dynamic or geometric models.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.6
no.1
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pp.270-286
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2012
In this paper, we propose a novel routing protocol called the Cartography Enhanced OLSR (CE-OLSR) for multi hop mobile ad hoc networks (multi hop MANETs). CE-OLSR is based on an efficient cartography gathering scheme and a stability routing approach. The cartography gathering scheme is non intrusive and uses the exact OLSR reduced signaling traffic, but in a more elegant and efficient way to improve responsiveness to the network dynamics. This cartography is a much richer and accurate view than the mere network topology gathered and used by OLSR. The stability routing approach uses a reduced view of the collected cartography that only includes links not exceeding a certain distance threshold and do not cross obstacles. In urban environments, IEEE 802.11 radio signals undergo severe radio shadowing and fading effects and may be completely obstructed by obstacles such as buildings. Extensive simulations are conducted to study the performances of CE-OLSR and compare them with those of OLSR. We show that CE-OLSR greatly outperforms OLSR in delivering a high percentage of route validity, a much higher throughput and a much lower average delay. In particular the extremely low average delay exacerbated by CE-OLSR makes it a viable candidate for the transport of real time data traffic in multi hop MANETs.
This paper introduces a method that can detect obstacles and corridor environments from the images captured by a CCD camera in an automobile or mobile robot is proposed. Processing the input dynamic images in real time requires high performance hardware as well as efficient software. In order to relieve these requirements for detecting the useful information from the images in real time, a "Moving Window" scheme is proposed. Therefore, detecting the useful information, it becomes possible to search the obstacles within the driving corridor of an automobile or mobile robot. The feasibility of the proposed algorithm is demonstrated through the simulated experiments of the corridor driving.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.18
no.12
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pp.1132-1138
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2012
The MPC (Model Predictive Control) is one of the techniques that can be used to control an unmanned vehicle. It predicts the future vehicle trajectory using the dynamic characteristic of the vehicle and generate the control value to track the reference path. If some obstacles are detected on the reference paths, the MPC can generate control value to avoid the obstacles imposing the inequality constraints on the MPC cost function. In this paper, we propose an obstacle modeling algorithm for MPC with inequality constraints for obstacle avoidance and a method to set selective constraint on the MPC for stable obstacle avoidance. Simulations with the field test data show successful obstacle avoidance and way point tracking performance.
The Transactions of the Korea Information Processing Society
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v.2
no.3
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pp.343-353
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1995
The path navigation of autonomous guided vehicle(AGV) or autonomous mobile robot(AMR) assumed that the environment was completely known and the obstacles were fixed. So that, in an environment only partly known or not known at all, the previous works were not successful since the path exploration techniques involved in the work were neither directly applicable nor extensible. In order to improve such problems, this paper was adopted the quadtree technique and proposed the algorithm for an optimal path planning autonomously in an environment and proved a validity through a simulation.
The importance of NPC's role in computer games is increasing. An NPC must perform its tasks by perceiving obstacles and other characters and by moving through them. It has been proposed to plan a natural-looking path against fixed obstacles by using a generalized visibility graph. In this paper we develop the execution module for an NPC to move efficiently along the path planned on the generalized visibility graph. The planned path consists of line segments and arc segments, so we define steering behaviors such as linear behaviors, circular behaviors, and an arriving behavior for NPC's movements to be realistic and utilize them during execution. The execution module also includes the collision detection capability to be able to detect dynamic obstacles and uses a decision tree to react differently according to the detected obstacles. The execution module is tested through the simulation based on the example scenario in which an NPC interferes the other moving NPC.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.43
no.6
s.312
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pp.1-8
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2006
Many researches on path planning and obstacle avoidance for the fundamentals of mobile robot have been done recently. Informations from various sensors can be used to find obstacles and plan feasible path. In spite of many solutions of finding optimal path, each can be applied in only a constrained condition. This means that it is difficult to find university good algorithm. An optimal path with a complicated computation generates a time delay which cannot avoid moving obstacles. In this paper, we propose an algorithm of path planning and obstacle avoidance for mobile robot. We call the proposed method Random Access Sequence(RAS) method. In the proposed method, a small region is set first and numbers are assigned to its neighbors, then the path is selected using these numbers and cumulative numbers. It has an advantage of fast planning time and completeness of path if one exists. This means that new path selection may be possible within short time and that helps a robot to avoid obstacle in dynamic environments. Using the information of the start and destination position, the RAS can be performed for collision-free navigation by reforming feasible paths repeatedly in dynamic environments.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.7
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pp.654-661
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2015
Stairs are the most popular obstacles in buildings and factories. To enlarge the application areas of a field robotic platform, stair-climbing is very important mission. One important reason why a stair-climbing is difficult is that stairs are various in sizes. To achieve autonomous climbing of various-sized stairs, dynamic modeling is essential. In this research, an inverse dynamic modeling is performed to enable an autonomous stair climbing. Stair-climbing robotic platform with flip locomotion, named FilpBot, is analyzed. The FlipBot platform has advantages of robust stair-climbing of various sizes with constant speed, but the autonomous operation is not yet capable. Based on external constraints and the postures of the robot, inverse dynamic models are derived. The models are switched by the constraints and postures to analyze the continuous motion during stair-climbing. The constraints are changed according to the stair size, therefore the analysis results are different each other. The results of the inverse dynamic modeling are going to be used in motor design and autonomous control of the robotic platform.
A dynamic graph is suitable for representing and managing dynamic changable obstacles or terrain information in 2D/3D games such as RPG and Strategy Simulation Games. We propose a dynamic hierarchical graph model with fixed level to perform a quick A* path finding. We divide a graph into subgraphs by using space classification and space model, and construct a hierarchical graph. And then we perform a quick path fading on the graph by using our dynamic graph operators. With our experiments we show that this graph model has efficient properties for finding path in a dynamic game environment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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