This paper proposes a situation awareness method based on data fusion and independent objects for autonomous driving in on-road environment. The proposed method, designed to achieve an accurate analysis of driving situations in on-road environment, executes preprocessing tasks that include coordinate transformations, data filtering, and data fusion and independent object based situation assessment to evaluate the collision risks of driving situations and calculate a desired velocity. The method was implemented in an open-source robot operating system called ROS and tested on a closed road with other vehicles. It performed successfully in several scenarios similar to a real road environment.
This paper discusses an autonomous navigation system for urban environments. For the localization of the robot, EKF (Extended Kalman Filter) algorithm is used with odometry, angle sensor, and DGPS (Differential Global Positioning System) measurement. Especially in an urban environment, DGPS is often blocked by buildings and trees and the resulting inaccurate positioning prevents the robot from safe and reliable navigation. In addition to the global information from DGPS, the local information of the curb on the roadway is used to track a route when the global DGPS information is inaccurate. For this purpose, curb detection algorithm is developed and implemented in the developed navigation algorithm. Four different types of navigation strategies are developed and they are switched to adapt to different localization conditions according to the availability of DGPS and the existence of the curbs on the roadway. The experimental results show that the designed switching strategy improves the navigation performance adapting to the environment conditions.
Autonomous mobile robots are required to achieve multiple goals while responding quickly to the dynamic environments. An appropriate robot control architecture, which clearly and systematically defines the relationship among the inputs, the processing functions and the outputs, thus needs to be embedded in the robot controller. This paper proposes a kind of hybrid control architecture which combines the key features of the two well-known robot control architectures; hierarchical and behavioral- based. The overall control architecture consists of three layers, i.e. the highest planner, the middle plan executor, and the lowest monitor and behavior-based controller. In the planned situation, only one behavior module is chosen by the logical coordinator in the plan executor according to the way point bin. In the exceptional situation, the central controller in the plan executor issues an additional control command to reach the planned way point. Several simulations and experiments with autonomous mobile robot show that the proposed architecture enables the robot controller to achieve the multiple sequential goals even in dynamic and uncertain environments.
This paper presents a robust speed control of an autonomous vehicle using a disturbance observer. For the purpose, the transfer function of speed dynamics of an autonomous vehicle is identified using step response data. Based on the identified transfer function, model based PID (Proportional-Integral-Derivative) control is designed. In order to design a robust control against load variations on the vehicle, a disturbance observer (DOB) based control is devised. The performance of the designed DOB based control is demonstrated by real experiments.
This paper addresses an algorithm of path planning for autonomous driving of a ground vehicle in waypoint navigation. The proposed algorithm is flexible in utilization under a large GPS positioning error and generates collision-free multiple paths while pursuing minimum traveling time. An optimal path reduces inefficient steering by minimizing lateral changes in generated waypoints along a path. Simulation results compare the proposed algorithm with the A* algorithm by manipulation of the steering wheel and traveling time, and show that the proposed algorithm realizes real-time obstacle avoidance by quick processing of path generation, and minimum time traveling by producing paths with small lateral changes while overcoming the very irregular positioning error from the GPS.
This paper proposes a self-recurrent wavelet neural network(SRWNN) based adaptive backstepping control technique for the robust steering control of autonomous underwater vehicles(AUVs) with unknown model uncertainties and external disturbance. The SRWNN, which has the properties such as fast convergence and simple structure, is used as the uncertainty observer of the steering model of AUV. The adaptation laws for the weights of SRWNN and reconstruction error compensator are induced from the Lyapunov stability theorem, which are used for the on-line control of AUV. Finally, simulation results for steering control of an AUV with unknown model uncertainties and external disturbance are included to illustrate the effectiveness of the proposed method.
The problem of motion control for AUV (Autonomous Underwater Vehicles) is addressed. The utilization of such robotic vehicles has gained an increasing importance in many marine activities. In this paper the objective is to describe how to design and apply FGS (Fuzzy Gain Scheduling) PD (Proportional Derivative) controller for an AUV (Autonomous Underwater Vehicle) to control the yaw and depth of the vehicle by keeping the path of the navigation to a desired point, and/or changing the path according to a set point.
The objective of this paper is, based upon the principles of artificial life, to induce emergent behaviors of multiple autonomous mobile robots which complex global intelligence form from simple local interactions. Here, we propose an architecture of neural network learning with reinforcement signals which perceives the neighborhood information and decides the direction and the velocity of movement as mobile robots navigate in a group. As the results of the simulations, the optimum weight is obtained in real time, which not only prevent the collisions between agents and obstacles in the dynamic environment, but also have the mobile robots move and keep in various patterns.
In this paper, we introduce software development process for autonomous mobile robot with LEGO RCX. The software is designed from course analysis and a series of software design processes are applied for the development. Various control methods are devised to identify robot's location and to optimize the running strategy. To assure realtime property and reliability of the software, we adopted software engineering processes during the development. In this paper, we report the detailed software design processes and the implementation result that we have experienced with our practical LEGO robot platform.
We propose a motion planning method for autonomous mobile robots. In order to minimize traveling time, a smooth path and a time optimal velocity profile should be generated under kinematic and dynamic constraints. In this paper, we develop an effective and practical method to generate a good solution with lower computation time. The initial path is obtained from voronoi diagram by Dijkstra's algorithm. Then the path is improved by changing the graph and path simultaneously. We apply the dynamic programming algorithm into the stage of improvement. Simulation results are presented to verify the performance of the proposed method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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