International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.6
no.2
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pp.56-63
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2005
Some methods have been presented to avoid collisions among satellites for satellite formation flying mission. The potential function method based on Lyapunov's theory is known as a powerful tool for collision avoidance in the robotic system because of its robustness and flexibility. During the last decade, a potential function has also been applied to UAV's and spacecraft operations, which consists of repulsive and attractive potential. In this study, the controller is designed using a potential function via sliding mode technique for the configuration of satellite formation flying. The strategy is based on enforcing the satellite to move along the gradient of a given potential function. The new scalar velocity function is introduced such that all satellites reach the goal points simultaneously. Simulation results show that the controller drives the satellite toward the desired point along the gradient of the potential function and is robust against external disturbances.
The complex variable reproducing kernel particle method (CVRKPM) and the FEM are coupled in this paper to analyze the two-dimensional potential problems. The coupled method not only conveniently imposes the essential boundary conditions, but also exploits the advantages of the individual methods while avoiding their disadvantages, resulting in improved computational efficiency. A hybrid approximation function is applied to combine the CVRKPM with the FEM. Formulations of the coupled method are presented in detail. Three numerical examples of the two-dimensional potential problems are presented to demonstrate the effectiveness of the new method.
Kim, Seonhong;Kim, Nakwan;Kim, Minjae;Kim, Jonghoek;Lee, Kurnchul
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.32
no.3
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pp.208-212
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2018
In this paper, we focus on planing avoidance control for a supercavitating underwater vehicle based on the potential function method. The planing margin can be calculated using the relative position between the cavity center and vehicle center at the end of the vehicle. The planing margin was transformed into a limit variable such as the pitch angle and yaw angle limit. To prevent the vehicle attitude from exceeding the limit variable, a potential function based planing envelope protection method was proposed. The planing envelope protection system overrides commands from the tracking controller, and the vehicle attitude converges to a desired angle, in which the potential function is minimized. Numerical simulations were performed to analyze the physical feasibility and performance of the proposed method. The results showed that the proposed methods eliminated the planing, allowing the vehicle to follow tracking commands.
The artificial potential method uses a potential field to guide a robot from a start to a goal configuration respectively. The potential field consists of attractive potential used to pull a robot toward a goal and repulsive potential to keep it away from obstacles. However, there are two problems concerning local minimum and computational cost to be resolved in conventional artificial potential methods. This study proposes a method utilizing a spline surface that interpolates arbitrary boundaries and a domain reduction method that reduces the unnecessary area. The proposed spline surface interpolates arbitrary shaped boundaries and is used as an artificial potential to guide a robot for global motion planning of a mobile robot. A reduced domain process reduces the unnecessary domain. We apply a distance-weighted function as such a function, which blends distances from each boundary with a reduction in computational time compared with other analytical methods. As a result, this paper shows that an arbitrary boundary spline surface provides global planning and a domain reduction method reduces local minimum with quick operation.
Traffic light rules are one among the most common and important safety rules as the directly correlate with the safety of pedestrians. Consequently, an algorithm is required to cause an automated (or semi-automated) vehicle to observe traffic light signals. We present a novel, artificial potential function to guide an automated vehicle through traffic lights. Our function consists of three potential function components representing the three traffic light colors: green, yellow, and red. The traffic light potential function smoothly changes an artificial potential field using the elapsed time for the current light and light conversion. Our traffic light potential function is combined with other potential functions to guide vehicles' movement and constructs the final artificial potential field. Using various simulations, we found or method successfully guided the vehicle to observe traffic lights while behaving like human-controlled cars.
A new approach based on artificial potential function is proposed for the obstacle avoidance of redundant manipulators. Unlike the so-called "global" path planning method, which requires expensive computation for the path search before the manipulator starts to move, this new approach, "local" path planning, researches the path in real-time using the local distance information. Previous use of artificial potential function has exhibited local minima in some complex environments. This thesis proposes a potential function that has no local minima even for a cluttered environment. This potential function has been implemented for the collision avoidance of a redundant robot in Simulation. The simulation also employ an algorithm that eliminates collisions with obstacles by calculating the repulsive potential exerted on links, based on the shortest distance to object.
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.
Recently, the ability of sensing obstacles by oneself and creating suitable moving path in mobile robots are required to provide various kinds automation services. Therefore, in this paper, we studied the avoidance behavior of mobile robots from dynamic obstacles using potential function that minimizes distance and time. We examined the performance of the proposed algorithm by comparing the method of based on the geometrical experience in simulations.
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 Institute of Telematics and Electronics A
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v.30A
no.12
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pp.36-42
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1993
By the variational method, the coplanar waveguide(C.P.W) shielded by two conducting plates has been analyzed. The particular potential solution has been obtained for the boundary conditions in C.P.W. The characteristic impedance and the effective dielectric constant in C.P.W. have been obtained by the variational method using the potential function and the assumed basis function for charge distributions. To consider the effect of the conducting plate in C.P.W. two cases, with and without the top plate, have been analyzed and compared respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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