Intelligent Motion Planning System for an Autonomous Mobil Robot

자율 이동 로봇을 위한 지능적 운동 계획 시스템

Intelligent Motion Planning System(IMPS) is presented for a robot to achieve an efficient path toward the given target point in two dimensional unknown environment is constructed with unrestricted obstacle shapes. IMPS consists of three components for making intelligent motion. These components are real-time motion planning algorithm based on a discontinous boundary method, fuzzy neural network decision system for heuristic knowledge representation, and world modeling with forgetting and reinforcing memory cells. First of all, in real-time motion planning algorithm, the behavior-based architectural method is used to generate subgoal. A behavior generates a subgoal independently by using the method of discontinuous boundary in sensed area. The discontinuous boundary method is a new proposed fast obstacle avoidance algorithm. The second component is fuzzy neural network decision system for accomplishing the subgoal. The heuristic rules are imbedded on the fuzzy neural network to make an intelligent decision. The last one is a forgetting, reinforcing memory technique for the construction of external world map. The activation values of all activated memory cells in grid space are decreased monotonically and after all they are burned out. Therefore, after sufficient journey, robot can have a stationary world map even if the dynaic obstacles exist. Using the IMPS, several simulations show the efficient achievement of target point in unknown enviroment with obstcles of various shapes.

형상의 제한이 없는 장애물들로 구성된 미지의 2차원 환경에서 주어진 목표점을 향하는 로보트의 효율적인 경로를 생성하기 위한 지능적인 경로를 생성하기 위한 지능적 운동 계획 시스템을 제안하였다. 지능적 운동 계획 시스템은 지능적인 운동을 만들어 내기 위한 세 가지의 성분으로 이루어져 있으며, 불연속 경계 방식에 기초한 실시간 경로계획 알고리즘과, 경험적인 지식을 표현하기 위한 퍼지 신경회로망 판단 시스템, 그리고 기억의 손실과 보장 기능이 있는 외부 지도 생성 기술로 나뉘어진다. 먼저 실시한 경로 계획 알고리즘 부분에서는 중간 목표점을 생성하기 위한 행동 기준 구성 방식을 이용한다. 각 행동약식은 새롭게 제안된 실시간 충돌회피 얄고리즘인 불연속경계 방식을 이용하여 독립적으로 중간 목표점을 생성할 수 있다. 중간 목표점을 수행하기 위하여 퍼지 신경회로망 판단 시스템을 이용하였으며 지능적인 판단을 위한 경험적인 규칙들은 퍼지 신경회로망 내에 삽입되어 있다. 마지막 부분은 외부 환경 지도를 생성하기 위한 기억의 손실과 보강기능이 있는 기억 기술로서, 격자 공간 내에서 활성된 모든 기억 소자들의 활성 값은 점진적으로 감소하며 결국에는 모든 기억이 사라진다. 그러나 기억 소자가 재활성 되었을 때는 퍼지 규칙을 이용하여 더욱 길어진 활성 시간을 갖게 되므로 충분한 이동 후에는 동적인 장애물들이 존재하여도 고정적인 외부 환경 지도를 생성한다. 다양한 예제를 통하여 제안된 지능적 운동 계획 시스템이 여러 형태의 장애물들로 구성된 미지의 환경속에서 주어진 목표점에 효율적으로 도달할 수 있음을 보였다.