Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.6
no.3
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pp.317-328
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2000
This paper presents an effective approach to collision-free motion planning of a robot in the work-space including time-varying obstacles. The free arc is defined as a set composed of the configuration points of the robot satisfying collision-free motion constraint at each sampling time. We represent this free arc with respect to the new coordinate frame centered at the goal configuration and there for the collision-free path satisfying motion constraint is obtained by connecting the configuration points of the free arc at each sampling mined from the sequence of free arcs the optimality is determined by the performance index. Therefore the complicated collision-free motion planning problem of a robot is transformed to a simplified SUB_Optimal Collision Avoidance Problem(SOCAP). We analyze the completeness of the proposed approach and show that it is partly guaranteed using the backward motion. Computational complexity of our approach is analyzed theoretically and practical computation time is compared with that of the other method. Simulation results for two cally and practical computation time is compared with that of the other method. Simulation results for two SCARA robot manipulators are presented to verify the efficacy of the proposed method.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.17
no.4
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pp.362-367
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2011
The collision-free path of a manipulator should be regenerated in the real time to achieve collision safety when obstacles or humans come into the workspace of the manipulator. A probabilistic roadmap (PRM) method, one of the popular path planning schemes for a manipulator, can find a collision-free path by connecting the start and goal poses through the roadmap constructed by drawing random nodes in the free configuration space. The path planning method based on the configuration space shows robust performance for static environments which can be converted into the off-line processing. However, since this method spends considerable time on converting dynamic obstacles into the configuration space, it is not appropriate for real-time generation of a collision-free path. On the other hand, the method based on the workspace can provide fast response even for dynamic environments because it does not need the conversion into the configuration space. In this paper, we propose an efficient real-time path planning by combining the PRM and the potential field methods to cope with static and dynamic environments. The PRM can generate a collision-free path and the potential field method can determine the configuration of the manipulator. A series of experiments show that the proposed path planning method can provide robust performance for various obstacles.
This research focuses on developing a new and computationally efficient algorithm for free space structuring and planning collision free paths for an autonomous mobile robot working in an environment populated with polygonal obstacles. The algorithm constructs the available free space between obstacles in terms of free convex area. A collision free path can be efficiently generated based on a graph constructed using the midpoints of common free links between free convex area as passing points. These points correspond to nodes in a graph and the connection between them within each convex area as arcs in this graph. The complexity of the search for collision free path is greatly reduced by minimizing the size of the graph to be searched concerning the number of nodes and the number of arcs connecting them. The analysis of the proposed algorithm shows its efficiency in terms of computation ability, safety and optimality.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.37
no.8
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pp.563-569
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1988
This research presents several velocity modification methods for collision avoidance of two manipulators in a common workspace. Due to the distinct nature of collision avoidance between the two manipulators, a new classification of collision situations is presented and utilized in planning a collision-free path. Concepts of a collision map and velocity modification are applied for realizing collision-free motion planning. An example is shown for velocity modification of a trajectory, which shows the significance of the proposed approaches in collision-free motion planneng of two moving robots.
A new algorithm for planning a collision free path is developed based on linear parametric curve. A collision-free path is viewed as a connected space curve in which the path consists of two straight curve connecting start to target point. A single intermediate connection point is considered in this paper and is used to manipulate the shape of path by organizing the control point in polar coordinate (.theta.,.rho.). The algorithm checks interference with obstacles, defined as GM (Geometry Mapping), and maps obstacles in Euclidean Space into images in CPS (Connection Point Space). The GM for all obstacles produces overlapping images of obstacle in CPS. The clear area of CPS that is not occupied by obstacle images represents collision-free paths in Euclidean Space. Any points from the clear area of CPS is a candidate for a collision-free path. A simulation of GM for number of cases are carried out and results are presented including mapped images of GM and performances of algorithm.
A new algorithm for planning a collision-free path based on algebraic curve is developed and the concept of collision-free Path Space (PS) is introduced. This paper presents a Geometry Mapping (GM) based on two straight curves in which the intermediate connection point is organized in elliptic locus ($\delta$, $\theta$). The GM produces two-dimensional PS that is used to create the shortest collision-free path. The elliptic locus of intermediate connection point has a special property in that the total distance between the focus points through a point on ellipse is the same regardless of the location of the intermediate connection point on the ellipse. Since the radial distance, a, represents the total length of the path, the collision-free path can be found as the GM proceeds from $\delta$=0 (the direct path) to $\delta$=$\delta$$\_$max/(the longest path) resulting in the minimum time search. The GM of elliptic workspace (EWS) requires calculation of interference in circumferential direction only. The procedure for GM includes categorization of obstacles to .educe necessary calculation. A GM based on rectangular workspace (RWS) using Cartesian coordinate is also considered to show yet another possible GM. The transformations of PS among Circular Workspace Geometry Mapping (CWS GM) , Elliptic Workspace Geometry Mapping (EWS GM) , and Rectangular Workspace Geometry Mapping (RWS GM), are also considered. The simulations for the EWS GM on various computer systems are carried out to measure performance of algorithm and the results are presented.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.60
no.6
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pp.450-459
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2023
According to Korea Maritime Safety Tribunal, there have been 14,100 maritime accidents from 2017 to 2021. Among those accidents, ship collision accidents have been up to 1,275 cases. But in the accidents relating to small ships like a fishing vessel, analyzing the causes of the accidents would depend on statements of the persons related because there is often no navigational data. But those statements can be incorrect and give rise to disagreements between them so that it causes conflicts with each other during the trial. So a replay system of ship collision accident (RESCA) has been developed in order to reproduce the ship collision accident by using AIS, V-PASS or radar data. But the reproduced trajectory of ship collision accident is needed to be verified because it can be unreasonable physically. So a method to verify the reproduced trajectory and collect the physical data on ship collision accident is newly designed by using free running test. In the RESCA, the accident is reproduced using the navigational data from the trajectory for a ship and measured from free running model test for the other ship at the same time. Through free running test, the behavior of the model ship is transformed from model scale into real scale. In order to check into the accuracy of the new method, free running model tests by using RESCA are carried out on the actual ship collision accidents.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.5
no.1
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pp.105-114
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1999
By using the conceptual impedance and the elasticity of a serial chain of spring-damper system, a real-time collision-free trajectory generation algorithm is proposed. The reference points on a trajectory connected by the spring-damper system have a mechanism for self-Position adjustment to avoid a collision by the impedance, and the local adjustment of each reference point is propagated through the elasticity to a real robot at the end of the spring-damper system. As a result, the overall trajectory consisting of the reference points becomes free of collision with environmental obstacles and efficient having the shortest distance as possible. In this process, the reference points connected by the spring-damper system take role of virtual robot as global guidance for a real robot, and a cooperative optimization is carried out by the system of virtual robots. A control algorithm is proposed to implement the impedance for a car-like mobile robot.
Journal of Korean Institute of Industrial Engineers
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v.22
no.3
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pp.499-515
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1996
The basic function of on industrial robot system is to move objects in the workspace fast and accurately. One difficulty in performing this function is that the path of robot should be programmed to avoid the collision with obstacles, that is, tools, or facilities. This path planning requires much off-line programming time. In this study, a SOM technique to find the collision-free path of robot in real time is developed. That is, the collision-free map is obtained through SOM learning and a collision-free path is found using the map in real time during the robot operation. A learning procedure to obtain the map and an algorithm to find a short path using the map is developed and simulated. Finally, a path smoothing method to stabilize the motion of robot is suggested.
A minimum-time trajectory planning for two robot arms with designated paths and coordination is proposed. The problem considered in this paper is a subproblem of hierarchically decomposed trajectory planning approach for multiple robots : i) path planning, ii) coordination planning, iii) velocity planning. In coordination planning stage, coordination space, a specific form of configuration space, is constructed to determine collision region and collision-free region, and a collision-free coordination curve (CFCC) passing collision-free region is selected. In velocity planning stage, normal dynamic equations of the robots, described by joint angles, velocities and accelerations, are converted into simpler forms which are described by traveling distance along collision-free coordination curve. By utilizing maximum allowable torques and joint velocity limits, admissible range of velocity and acceleration along CFCC is derived, and a minimum-time velocity planning is calculated in phase plane. Also the planning algorithm itself is converted to simple numerical iterative calculation form based on the concept of neural optimization network, which gives a feasible approximate solution to this planning problem. To show the usefulness of proposed method, an example of trajectory planning for 2 SCARA type robots in common workspace is illustrated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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