The artificial potential field (APF) methods provide simple and efficient motion planners for practical purposes. However, these methods have a local minimum problem, which can trap an object before reaching its goal. The local minimum problem is sometimes inevitable when an object moves in unknown environments, because the object cannot predict local minima before it detects obstacles forming the local minima. The avoidance of local minima has been an active research topic in the potential field based path planing. In this study, we propose a new concept using a virtual obstacle to escape local minima that occur in local path planning. A virtual obstacle is located around local minima to repel an object from local minima. We also propose the discrete modeling method for the modeling of arbitrary shaped objects used in this approach. This modeling method is adaptable for real-time path planning because it is reliable and provides lower complexity.
In this paper, we use Fuzzy Logic and Potential field method for optimal path planning of an autonomous mobile robot and apply to navigation for real-time mobile robot in 2D dynamic environment. For safe navigation of the robot, we use both Global and Local path planning. Global path planning is computed off-line using sell-decomposition and Dijkstra algorithm and Local path planning is computed on-line with sensor information using potential field method and Fuzzy Logic. We can get gravitation between two feature points and repulsive force between obstacle and robot through potential field. It is described as a summation of the result of repulsive force between obstacle and robot which is considered as an input through Fuzzy Logic and gravitation to a feature point. With this force, the robot fan get to desired target point safely and fast avoiding obstacles. We Implemented the proposed algorithm with Pioneer-DXE robot in this paper.
In this parer, we present a real-time path planning algorithm which is integrated the artificial potential field(APF) and simulated annealing(SA) methods for mobile robot. The APF method in path planning has gained popularity since 1990's. It doesn't need the modeling of the complex configuration space of robot, and is easy to apply the path planning with simple computation. However, there is a major problem with APF method. It is the formation of local minima that can trap the robot before reaching its goal. So, to provide local minima recovery, we apply the SA method. The effectiveness of the proposed algorithm is verified through simulation.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.5
no.4
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pp.339-346
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2005
Artificial potential field (APF) is a widely used method for local path planning of autonomous mobile robot. So far, many different types of APF have been implemented. Once the artificial potential functions are selected, how to choose appropriate parameters of the functions is also an important work. In this paper, a detailed analysis is given on how to choose proper parameters of artificial functions to eliminate free path local minima and avoid collision between robots and obstacles. Two kinds of potential functions: Gaussian type and Quadratic type of potential functions are used to solve the above local minima problem respectively. To avoid local minima occurred in realistic situations such as 1) a case that the potential of the goal is affected excessively by potential of the obstacle, 2) a case that the potential of the obstacle is affected excessively by potential of the goal, the design guidelines for selecting appropriate parameters of potential functions are proposed.
1. Introduction 2. Potential theory and Local minimum problem 3. Discrete modeling method 4. Virtual obstacle concept and extra potential function 5. Simulations 6. Conclusions
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.64
no.10
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pp.1479-1485
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2015
Robot's technology was very simple and repetitive in the past. Nowadays, robots are required to perform intelligent operation. So, path planning has been studied extensively to create a path from start position to the goal position. In this paper, potential field algorithm was used for path planning in dynamic environments. It is used for a path plan of mobile robot because it is elegant mathematical analysis and simplicity. However, there are some problems. The problems are collision risk, avoidance path, time attrition. In order to resolve path problems, we amalgamated potential field algorithm with the artificial neural network system. The input of the neural network system is set using relative velocity and location between the robot and the obstacle. The output of the neural network system is used for the weighting factor of the repulsive potential function. The potential field algorithm problem of mobile robot's path planning can be improved by using artificial neural network system. The suggested algorithm was verified by simulations in various dynamic environments.
A potential field method for solving the problem of path planning based on global and local information for a mobile robot moving among a set of stationary obstacles is described. The concept of various method used path planning is used design a planning strategy. A real human living area is constructed by many moving and imminence obstacles. Home service mobile robot must avoid many obstacles instantly. A path that safe and attraction towards the goal is chosen. The potential function depends on distance from the goal and heuristic function relies on surrounding environments. Three additional combined methods are proposed to apply to human living area, calibration robots position by measured surrounding environment and adapted home service robots. In this work, we proposed the application of various path planning theory to real area, human living. First, we consider potential field method. Potential field method is attractive method, but that method has great problem called local minimum. So we proposed intermediate point in real area. Intermediate point was set in doorframe and between walls there is connect other room or other area. Intermediate point is very efficiency in computing path. That point is able to smaller area, area divided by intermediate point line. The important idea is intermediate point is permanent point until destruction house or apartment house. Second step is move robot with sensing on front of mobile robot. With sensing, mobile robot recognize obstacle and judge moving obstacle. If mobile robot is reach the intermediate point, robot sensing the surround of point. Mobile robot has data about intermediate point, so mobile robot is able to calibration robots position and direction. Third, we gave uncertainty to robot and obstacles. Because, mobile robot was motion and sensing ability is not enough to control. Robot and obstacle have uncertainty. So, mobile robot planed safe path planning to collision free. Finally, escape local minimum, that has possibility occur robot do not work. Local minimum problem solved by virtual obstacle method. Next is some supposition in real living area.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.15
no.6
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pp.107-115
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1998
A path planning using potential field method is very useful for the real-time navigation of mobile robots. However, the method needs high modeling cost to calculate the potential field because of complex preprocessing, and mobile robots may get stuck into local minima. In this paper, An efficient path planning algorithm for multiple mobile robots, based on the potential field method, was proposed. In the algorithm. the concepts of subgoals and obstacle priority were introduced. The subgoals can be used to escape local minima, or to design and change the paths of mobile robots in the work space. In obstacle priority, all the objects (obstacles and mobile robots) in the work space have their own priorities, and the object having lower priority should avoid the objects having higher priority than it has. In this paper, first, potential based path planning method was introduced, next an efficient collision-avoidance algorithm for multiple mobile robots, moving in the obstacle environment, was proposed by using subgoals and obstacle priority. Finally, the developed algorithm was demonstrated graphically to show the usefulness of the algorithm.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics B
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v.33B
no.9
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pp.13-23
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1996
When artificial potential field approach is used to avoid obstacle, the problem can be occurred in case that manipulator selects the path which across over an obstacle among paths. In thiscase manipulator can't reach the desired goal form obstacle. This problem is a case of structual local minimum. so this paper proposes the method to solve structual local minimum in this case. The method is that the manipulator goes via temporary goal. This paper proposes that visual region concept to select the temporary goal. The temporary goal is selected on the border of the visual region. To prove its effectiveness, two simulation examples are done by two link manipulator in two dimension and by three link manipulator in three dimension.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1996.11a
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pp.430-433
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1996
In This paper, we design the developed path generation method which is named that CBPM(Continuous path generation method Based artificial Potential field) that is able to be used in the obstacles environment. This CBPM is designed so that it puts together two obstacle avoidance algorithm-the continuous path generation method and the artificial potential field method. Here, the continuous path generation method generate the safety path using continuous path curvature. But, this method has demerits when used in obstacles environment in which are closely located. Another method which is named the artificial potential field method generates the path with the artificial potential field in the obstacles environment. But, APFM has local minima in certain places and unnecessarily calculates the path in which obstacles are not located. So, the developed path generation method, CBPM, is suggested and performances in many different obstacles environments are shown by using computer simulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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