• 제목/요약/키워드: A* Path Planning

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실시간 운영체제에서 관절 공간 궤적 생성 (Joint Space Trajectory Planning on RTOS)

  • 양길진;최병욱
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제24권1호
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    • pp.52-57
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    • 2014
  • 본 논문은 두 바퀴 이동로봇의 주행에 있어서 주어진 경로를 물리적 제한을 만족하면서 주행하는 관절 공간 궤적 생성방법을 실시간 운영체제를 이용하여 구현함으로써 실시간 제어 방법에 대하여 연구하였다. 경로계획에서 이동로봇의 방향을 고려하기 위하여 베지어곡선을 이용하였으며, 컨볼루션 연산자를 이용하여 로봇의 두 바퀴의 속도의 제한을 만족시켰다. 관절 공간의 궤적 생성과 생성된 궤적에 대한 속도명령, 그리고 엔코더 값 감시 등 실시간 태스크를 주기적 태스크로 구현하였으며 동기화를 위하여 실시간 메커니즘인 이벤트 플래그를 이용하여 구현하였다. 실제 로봇에 실시간 태스크를 구현하여 속도명령의 실시간성과 이에 따른 이동로봇의 주행실험 결과를 이용하여 궤적 추종 성능을 비실시간 시스템과 분석하였다. 결과를 통하여 실시간 성을 요구하는 제어시스템에서 실시간 다중 태스크 시스템의 유용성을 검증하였다.

ACO와 PSO 기법을 이용한 이동로봇 최적화 경로 생성 알고리즘 개발 (DEVELOPMENT OF A NEW PATH PLANNING ALGORITHM FOR MOBILE ROBOTS USING THE ANT COLONY OPTIMIZATION AND PARTICLE SWARM OPTIMIZATION METHOD)

  • 이준오;고종훈;김대원
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2008년도 심포지엄 논문집 정보 및 제어부문
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    • pp.77-78
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    • 2008
  • This paper proposes a new algorithm for path planning and obstacles avoidance using the ant colony optimization algorithm and the particle swarm optimization. The proposed algorithm is a new hybrid algorithm that composes of the ant colony algorithm method and the particle swarm optimization method. At first, we produce paths of a mobile robot in the static environment. And then, we find midpoints of each path using the Maklink graph. Finally, the hybrid algorithm is adopted to get a shortest path. We prove the performance of the proposed algorithm is better than that of the path planning algorithm using the ant colony optimization only through simulation.

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대화력전 임무수행을 위한 저고도 비행 무인공격기의 경로계획 (Path Planning of the Low Altitude Flight Unmanned Aerial Vehicle for the Neutralization of the Enemy Firepower)

  • 양광진;김시태;정대한
    • 한국군사과학기술학회지
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    • 제15권4호
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    • pp.424-434
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    • 2012
  • This paper presents a path planning algorithm of the unmanned aerial vehicle for the neutralization of the enemy firepower. The long range firepower of the ememy is usually located at the rear side of the mountain which is difficult to bomb. The path planner not only consider the differential constraints of the Unmanned Aerial Vehicle (UAV) but also consider the final approaching angle constraint. This problem is easily solved by incorporating the analytical upper bounded continuous curvature path smoothing algorithm into the Rapidly Exploring Random Tree (RRT) planner. The proposed algorithm can build a feasible path satisfying the kinematic constraints of the UAV on the fly. In addition, the curvatures of the path are continuous over the whole path. Simulation results show that the proposed algorithm can generate a feasible path of the UAV for the bombing mission regardless of the posture of the tunnel.

타원 궤적 연결점을 이용한 일차매개곡선에 기반한 충돌회피 궤적 계획 (Elliptic coordinate of connection point for collision-free path planning based on linear parametric curve)

  • 남궁인
    • 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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    • 제어로봇시스템학회 1996년도 한국자동제어학술회의논문집(국내학술편); 포항공과대학교, 포항; 24-26 Oct. 1996
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    • pp.1128-1131
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    • 1996
  • The collision-free path planning presented here uses linear parametric curve with one intermediate connection point between start and target points. The algorithm, in which connection point is organized in elliptic chord.(.theta., .delta.), maps objects in Euclidean Space into images in CPS through intersection check between path and obstacles a process defined as GM. Elliptic locus has special property that the total distance between focus points through a point on ellipse is the same regardless of .theta.. Hence by locating the start and target points to focus points of ellipse, and organizing connection point in elliptic coordinate, the .delta.-axis of CPS represents length of path. The GM of EWS requires calculation of interference in circumferential direction only. The procedures for GM is developed which include categorization of obstacles to reduce calculation amount. Simulations of GM of EWS, on a PC with Pentium/90MHz, is carried out to measure performance of algorithm and the results are reported on a table. The simulations are done for number of cases with different number of obstacles and location of start/target points.

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Repast기반 진화 알고리즘을 통한 무인 비행체의 동적 경로계획 모델링 및 시뮬레이션 (Modeling and Simulation of Evolutionary Dynamic Path Planning for Unmanned Aerial Vehicles Using Repast)

  • 김용호
    • 한국시뮬레이션학회논문지
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    • 제27권2호
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    • pp.101-114
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    • 2018
  • 무인 비행체의 실시간 경로계획 생성 시 최적의 경로를 찾기 위한 다양한 연구가 진행되어 왔다. 본 논문에서는 진화알고리즘을 통한 무인비행체의 경로계획 생성을 수행하고, 이를 에이전트 기반 시뮬레이션 환경에서 구현 및 테스트가 가능함을 검증하였다. 이를 위해, Repast toolkit에 JGAP 패키지를 탑재하여 Java 기반의 유전 알고리즘 프로그래밍을 통한 무인 비행체의 경로 계획을 생성하였고, 해당 결과를 에이전트 기반으로 시뮬레이션을 수행하였다. 본 논문에서는 에이전트 기반 시뮬레이션 소프트웨어를 소프트웨어 공학 개발 생명주기에 맞춰 문서화하여 설계 및 구현되었으며, 에이전트 모델링 설계는 자동화, 적응성 및 에이전트 간의 상호 작용에 초점을 맞추었다. 또한, 시뮬레이션을 통해 에이전트 기반 환경에서 설계한 모델 및 시나리오를 검증하여 다수의 비행 에이전트에 내재된 동적 경로계획 알고리즘이 실시간으로 자율적인 경로 생성이 가능함을 증명하였다.

차륜형 이동로봇의 경로 계획과 자율 주행을 위한 하이브리드 시스템 모델과 제어 (Hybrid System Modeling and Control for Path Planning and Autonomous Navigation of Wheeled Mobile Robots)

  • 임미섭;임준홍
    • 대한전기학회논문지:시스템및제어부문D
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    • 제49권1호
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    • pp.33-40
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    • 2000
  • In this paper, an integrated method for the path planning and motion control of wheeled mobile robots using a hybrid system model and control is presented. The hybrid model including the continuous dynamics and discrete dynamics with the continuous and discrete state vector is derived for a two wheel driven mobile robot. The architecture of the hybrid control system for real time path planning and following is designed which has the 3-layered hierarchical structure : the discrete event system using the digital automata as the higher process, the continuous state system for the wheel velocity controls as the lower process, and the interface system as the interaction process between the continuous system as the low level and the discrete event system as the high level. The reference motion commands for autonomous navigation are generated by the abstracted motion in the discrete event system. The motion control tasks including the feasible path planning and autonomous motion control with various initial conditions are investigated as the applications by the simulation studies.

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최적 경로 계획을 위한 RRT*-Smart 알고리즘의 개선과 2, 3차원 환경에서의 적용 (Improvement of RRT*-Smart Algorithm for Optimal Path Planning and Application of the Algorithm in 2 & 3-Dimension Environment)

  • 탁형태;박천건;이상철
    • 한국항공운항학회지
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    • 제27권2호
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    • pp.1-8
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    • 2019
  • Optimal path planning refers to find the safe route to the destination at a low cost, is a major problem with regard to autonomous navigation. Sampling Based Planning(SBP) approaches, such as Rapidly-exploring Random Tree Star($RRT^*$), are the most influential algorithm in path planning due to their relatively small calculations and scalability to high-dimensional problems. $RRT^*$-Smart introduced path optimization and biased sampling techniques into $RRT^*$ to increase convergent rate. This paper presents an improvement plan that has changed the biased sampling method to increase the initial convergent rate of the $RRT^*$-Smart, which is specified as m$RRT^*$-Smart. With comparison among $RRT^*$, $RRT^*$-Smart and m$RRT^*$-Smart in 2 & 3-D environments, m$RRT^*$-Smart showed similar or increased initial convergent rate than $RRT^*$ and $RRT^*$-Smart.

Motion planning of a steam generator mobile tube-inspection robot

  • Xu, Biying;Li, Ge;Zhang, Kuan;Cai, Hegao;Zhao, Jie;Fan, Jizhuang
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제54권4호
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    • pp.1374-1381
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    • 2022
  • Under the influence of nuclear radiation, the reliability of steam generators (SGs) is an important factor in the efficiency and safety of nuclear power plant (NPP) reactors. Motion planning that remotely manipulates an SG mobile tube-inspection robot to inspect SG heat transfer tubes is the mainstream trend of NPP robot development. To achieve motion planning, conditional traversal is usually used for base position optimization, and then the A* algorithm is used for path planning. However, the proposed approach requires considerable processing time and has a single expansion during path planning and plan paths with many turns, which decreases the working speed of the robot. Therefore, to reduce the calculation time and improve the efficiency of motion planning, modifications such as the matrix method, improved parent node, turning cost, and improved expanded node were proposed in this study. We also present a comprehensive evaluation index to evaluate the performance of the improved algorithm. We validated the efficiency of the proposed method by planning on a tube sheet with square-type tube arrays and experimenting with Model SG.

분포 밀도를 이용한 이동 로봇의 최단 경로 설정 (Minimum Path Planning for Mobile Robot using Distribution Density)

  • 곽재혁;임준홍
    • 전자공학회논문지SC
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    • 제43권3호
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    • pp.31-40
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    • 2006
  • 이동로봇의 경로 설정과 장애물 회피에 관한 문제는 이동로봇을 제어하기 위한 기본적인 문제로서 지금까지 많은 연구가 진행되어 오고 있다. 다양한 센서들로부터 얻어진 정보는 로봇이 진행하기 위한 경로에 대한 결정과 장애물에 대한 정보를 제공해준다. 제한 조건이 존재하는 경우에서 그 상황에 알맞은 방법들이 대부분이며, 다른 상황을 해결하기에는 어려움이 있다. 또한, 최적화된 경로에 대한 좋은 결과를 만들기 위해서는 복잡한 계산 과정을 통해서 시간 지연이 발생하게 된다. 이와 같은 처리 방법은 움직이는 장애물의 회피와 같이 빠른 처리를 필요로 하는 상황에서 단점으로 작용한다. 본 논문에서는 장애물과 이동 가능한 경로들의 영역을 작은 영역들이 분포하는 공간으로 변형하고 이와 같이 구성된 공간에서 밀도와 연결 상태를 통해 이동 로봇이 진행 할 수 있는 최단 경로를 결정한다. 제안된 방법을 통해 작은 영역들은 자신의 번호를 가지게 되며, 주변 영역들의 개수를 통해 이동 경로를 결정하게 된다.

신경회로망 모델을 이용한 이동로봇의 경로생성 알고리즘 (Path planning algorithm of mobile robot using neural network model)

  • 차영엽;유창목
    • 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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    • 제어로봇시스템학회 1997년도 한국자동제어학술회의논문집; 한국전력공사 서울연수원; 17-18 Oct. 1997
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    • pp.1601-1604
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    • 1997
  • The most important topic in research of mobile robot is path planning in order to avoid with obstacle. In this study the path planning algorithm using a neural network model is proposed. The inputs of neural network are range data which are acquired form laser range finderm and weights are based on difference with goal direction. The thresholds are made by consdiering the marginal distance between mobile robot and obstacle. Consequently the outputs are obtained by multiplying input and weight. The obtained heading directiion enables the mobile robot to approach the goal, without any collision with obstacles around. The effectiveness of the this method of real-time navigation of a mobile robot is estimated by computer simulation in complex environment.

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