This paper presents a sensor fusion-based estimation of heading and a Bezier curve-based motion planning for unmanned ground vehicle. For the vehicle to drive itself autonomously and safely, it should estimate its pose with sufficient accuracy in reasonable processing time. The vehicle should also have a path planning algorithm that enables to adapt to various situations on the road, especially at intersections. First, we address a sensor fusion-based estimation of the heading of the vehicle. Based on extended Kalman filter, the algorithm estimates the heading using the GPS, IMU, and wheel encoders considering the reliability of each sensor measurement. Then, we propose a Bezier curve-based path planner that creates several number of path candidates which are described as Bezier curves with adaptive control points, and selects the best path among them that has the maximum probability of passing through waypoints or arriving at target points. Experiments under various outdoor conditions including at intersections, verify the reliability of our algorithm.
Conventionally, robot control algorithms are divided into two stages, namely, path or trajectory planning and path tracking(or path control). This division has been adopted mainly as a means of alleviating difficulties in dealing with complex, complex, coupled manipulator dynamics. The minimum-time manipulator control problem is solved for the case when the path is specified and the actuator torque limitations are known. In path planning, DP is applied to applied to find the shortest path form initial position to final position with the assumptions that there is no obstacle and that each path is straight line. In path control, the phase plane technique is applied to the minimum-time control with the assumptions that the bound on each actuator torque is a function of joint position and velocity or constant. This algorithm can be used for any manipulator that has rigid link, known dynamics equations of motion, and joint angles that can be determined at a given position on the path.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제4권3호
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pp.318-324
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2006
The mobile manipulator is expected to work in partially defined or unstructured environments. In our global/local approach to path planning, joint trajectories are generated for a desired Cartesian space path, designed by the global path planner. For a local path planner, inverse kinematics for a redundant system is used. Joint displacement limit for the manipulator links is considered in the motion planner. In an event of failure to obtain feasible trajectories, the task cannot be accomplished. At the point of failure, a deviation in the Cartesian space path is obtained and a replanner gives a new path that would achieve the goal position. To calculate the deviation, a nonlinear optimization problem is formulated and solved by standard Sequential Quadratic Programming (SQP) method.
In this paper we proposed a new map construction and path planning method for mobile robot. In our proposed method first we introduced triangular representation map that mobile robot can navigate through shorter path and flexible motion instead of grid representation map for mobile robot navigation. method in which robot can navigate complete space through as short path as possible in unknown environment is proposed. Finally we proposed new path planning method in a quadtree representation map. To evaluate the performance of our proposed new path planning method in a quadtree representation map. To evaluate the performance of our proposed triangular representation map it was compared with the existing distance transform path planning method. And we considered complete coverage navigation and new path planning method through several examples.
A median-density fluid was injected into the upper layer of a two-layered fluid in a rotating cylindrical container. Several sets of the top and bottom boundary configurations were employed and the flow pattern of each layer including the injected fluid was observed to determine the factors that affect the path of the injected intermediate fluid. The axisymmetric path of the intermediate fluid when the upper layer had a free surface, changed into the asymmetric path with bulged-shape radial spreading whenever either the upper layer or the lower layer had ${\beta}$-effect. The internal Fronds number that controls the shape of the interface turned out to be the most important parameter that determines the radial spreading in terms of location and strength. When the upper and lower layer had the ${\beta}$-effect, convective overturning produced anticyclonic vortices at the frontal edge of the intermediate fluid, and that could enhance the vertical mixing of different density fluids. The intermediate fluid did not produce any topographic effect on the upper-layer motion during its spreading over the interface, since its thickness was very small. However, its anticyclonic motion within the bulged-shape produced a cyclonic motion in the lower layer just beneath the bulge.
Cottone, G.;Paola, M. Di;Ibrahim, R.;Pirrotta, A.;Santoro, R.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제2권3호
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pp.119-126
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2010
The response of ship roll oscillation under random ice impulsive loads modeled by Poisson arrival process is very important in studying the safety of ships navigation in cold regions. Under both external and parametric random excitations the evolution of the probability density function of roll motion is evaluated using the path integral (PI) approach. The PI method relies on the Chapman-Kolmogorov equation, which governs the response transition probability density functions at two close intervals of time. Once the response probability density function at an early close time is specified, its value at later close time can be evaluated. The PI method is first demonstrated via simple dynamical models and then applied for ship roll dynamics under random impulsive white noise excitation.
We describe about the graphic simulation system which supports the determination of efficient multi-robot motions during cooperation. For the construction of the simulation software for multi-robot motions, two problems are presented. First problem is that all the robot motions must be determinded using both the desired object motions and the holonomic constraints with the object. To find the robot motions combined with the various object motion path, the robot motions are derived from the desired object path instead of a master robot path. Therefore robot motions can be easily modifiable with the various object motions. This type of motion determination is different from that of the master-slaves method using the master robot motions. The other is that the developments of robot application softwares need a heavy cost when the participated robots or the tasks given to the robots are changed. Based on object-oriented programming paradigm, we present useful software objects describing robot application programming environment. The object-oriented programming paradigm increases the software reusability, reliability, and extensibility, and also provides the structual concepts to cope with the various demands of robot application programming.
Recently, many researchers have developed various service robots, in which the position estimation and path following of mobile objects have been raised an important problem. We should know where a mobile robot so that there are many introduced localization and path following schemes. In this paper, we propose an efficient localization algorithm for the precise localization of a mobile robot with the glaser stream sensor. We use the glaser stream sensor for following a given path in indoor environments. Since the glaser stream sensor utilizes precise optical motion estimation technology, we can achieve high speed motion detection and high resolution. The experimental results show that the glaser stream sensor may be a good sensor for many indoor service robots.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제9권4호
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pp.26-31
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2008
A precision four-degree-of-freedom measurement system has been developed for simultaneous measurement of four motion errors of a linear stage, which include straightness and angular errors, The system employs a retro-reflector to detect the straightness errors and a plane mirror to detect the angular errors. A common-path compensation method for laser beam drift is put forward, and the experimental results show that the influences of beam drift on four motion errors can be reduced simultaneously. In comparison with the API 5D laser measuring system, the accuracy for straightness measurement is about ${\pm}1.5{\mu}m$ within the measuring range of ${\pm}650{\mu}m$, and the accuracy for pitch and yaw measurements is about ${\pm}1.5$ arc-seconds within the range of ${\pm}600$ arc-seconds.
This paper describes a development of a fiber optic common-path optical coherence tomography (OCT) based imaging and guided system that possess ability to reliably identify optically transparent targets that are on the micron scale; ability to maintain a precise and safe position from the target; ability to provide spectroscopic imaging; ability to imaging biological target in 3-D. The system is based on a high resolution fiber optic Common-Path OCT (CP-OCT) that can be integrated into various mini-probes and tools. The system is capable of obtaining >70K A-scan per second with a resolution better than $3\;{\mu}m$. We have demonstrated that the system is capable of one-dimensional real-time depth tracking, tool motion limiting and motion compensation, oxygen-saturation level imaging, and high resolution 3-D images for various biomedical applications.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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