In this paper, a method of generating trajectories in real time for a mobile robot in a dynamic environment is proposed. Specifically, this method is focused on soccer-playing robots that need to calculate trajectories in real time, which are constantly subject to rapidly change as targets and obstacles move. The robots also should move at the fastest available speed, while tracking the generated trajectories. The method proposed in this paper solves the geometric problem of finding a smooth curve that joins two endpoints. To have this solved, we assign five constraints to each endpoint, which are the usual x, y, theta, and curvature as well as the influence of the initial robot velocity on the path. With these five constraints, the path generated can always be physically followed by robot. Through this method, the travel time of the robot over the entire path can b optimized. Therefore it can ...
To assure a successful completion of an assigned task without interruption, the hand of mechnical manipulator often travels along a preplanned path. This paper presents a method of obtaining a time sechdule of velocities and acceleration along the path, under the constraints. Because of the involvement of a linear performance index and a largr number of nonlinear constraints, the "method of approximate programming (AMP)" is applied. To overcome the false solutions AMP is modified. To reduce the computing time, a "direct approximate programming algorithm (DAPA)" is developed.
This paper proposes position estimation and path-tracking of a wheeled-mobile robot(WMR). Odometry and two distance measuring sensors are used to measure distance between guide wall and body and to locate its own position. And extended Kalman filter is introduced to fusion sensors and reduce noise. State feedback controller using the estimated position and path-tracking miles guidance control system. The computer simulation shows that proposed algorithm is well coincide with theoretical approach.
Journal of the Korean Operations Research and Management Science Society
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v.17
no.3
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pp.159-170
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1992
The size of time constaints is the critical bottleneck of the Crew Scheduling Problem (CSP). This paper deals with a method to extract the minimum required time constraints by k-shortest path algorithm. These time constraints are added as the "insurance constraints" to avoid the unnecessary tree search, which are very time-consuming procedures, for the integer solutions. The computational results show that the problem size in LP formulation could be reduced by our method.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.49
no.2
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pp.121-128
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2021
In this paper, we propose a path generation and tracking algorithm of an unmanned air vehicle in a two-dimensional plane given the initial and final points. The path generation algorithm using the Dubins curve proposed in this work has the advantage that it can be applied in real time to an unmanned air vehicle. The path tracking algorithm is an algorithm similar to the line-of-sight induction algorithm. In order to efficiently control the direction angle, a gain related to the look ahead distance concept is introduced. Most of UAVs have the limited maximum curvature due to the structural constraints. A numerical simulation is conducted to follow the path generated by the sliding mode controller considering the angular velocity limit. The path generation and tracking performance is verified by comparing the suggested controller with conventional control techniques.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.27
no.1
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pp.76-83
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2010
There have been many studies regarding development of autonomous excavation system which is helpful in construction sites where repetitive jobs are necessary. Unfortunately, bucket trajectory planning was excluded from the previous studies. Since, the best use of excavator is to dig efficiently; purpose of this research was set to determine an optimized bucket trajectory in order to get best digging performance. Among infinite ways of digging any given path, criterion for either optimal or efficient bucket moves is required to be established. One method is to adopt work know-how from experienced excavator operator; However the work pattern varies from every worker to worker and it is hard to be analyzed. Thus, other than the work pattern taken from experienced operator, we developed an efficiency model to solve this problem. This paper presents a method to derive a bucket trajectory from optimization theory with empirical CLUB soil model. Path is greatly influenced by physical constraints such as geometry, excavator dimension and excavator workspace. By minimizing a energy function under these constraints, an optimal bucket trajectory could be obtained.
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.
Silveira, Ricardo Azoubel Da Mota;Goncalves, Paulo Batista
Structural Engineering and Mechanics
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v.12
no.1
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pp.35-50
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2001
A numerical methodology is presented in this paper for the geometrically non-linear analysis of slender uni-dimensional structural elements under unilateral contact constraints. The finite element method together with an updated Lagrangian formulation is used to study the structural system. The unilateral constraints are imposed by tensionless supports or foundations. At each load step, in order to obtain the contact regions, the equilibrium equations are linearized and the contact problem is treated directly as a minimisation problem with inequality constraints, resulting in a linear complementarity problem (LCP). After the resulting LCP is solved by Lemke's pivoting algorithm, the contact regions are identified and the Newton-Raphson method is used together with path following methods to obtain the new contact forces and equilibrium configurations. The proposed methodology is illustrated by two examples and the results are compared with numerical and experimental results found in literature.
This paper addresses the identification of various constraints in time-varying obstacle avoidance for mechanical manipulators. The manipulator constraints include the smoothness constraint and torque constraint, while the environmental constraints include a motion priority, a traveling time constraint, a path constraint, and a collision constraint. The inherent difficulties in combining these constraints are discussed with a suggestion for the purpose of time-varying obstacle avoidance.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.15
no.8
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pp.46-59
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1998
This paper presents shape design, surface construction, and cutting path generation for the surface of marine ship propeller blades. A propeller blade should be designed to satisfy performance constraints that include operational speed which impacts rotations per minutes, stresses related to deliverable horst power, and the major length of the marine ship which impacts the blade size and shape characteristics. Primary decision variables that affect efficiency in the design of a marine ship propeller blade are the blade diameter and the expanded area ratio. The blade design resulting from these performance constraints typically consists of sculptured surfaces requiring four or five axis contoured machining. In this approach a standard blade geometry description consisting of blade sections with offset nominal points recorded in an offset table is used. From this table the composite Bezier surface geometry of the blade is created. The control vertices of the Hazier surface patches are determined using a chord length fitting procedure from tile offset table data. Cutter contact points and path intervals are calculated to minimize travel distance and production time while maintaining a cusp height within tolerance limits. Long path intervals typically generate short tool paths at the expense of increased however cusp height. Likewise, a minimal tool path results in a shorter production time. Cutting errors including gouging and under-cut, which are common errors in machining sculptured surfaces, are also identified for both convex and concave surfaces. Propeller blade geometry is conducive to gouging. The result is a minimal error free cutting path for machining propeller blades for marine ships.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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