There has been extensive efforts about robot path planning. Some major approaches are the roadmap approach, potential field approach and the cell decomposition approach. However, most of the path planning methods proposed so far based on above approaches consider the terrains filled with binary obstacles, i.e., if there exists an obstacle, robot simply cannot pass the location. In this paper, A mobile robot path planning method based on the cell decomposition technique for mobile robot that takes account of the terrain with varing degrees of travers-ability is discussed.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.13
no.1
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pp.758-771
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2021
This paper presents a novel control scheme for the three-dimensional (3D) path following of underactuated Autonomous Underwater Vehicle (AUVs) subject to unknown internal and external disturbances, in term of the time scale decomposition method. As illustration, two-time scale motions are first artificially forced into the closed-loop control system, by appropriately selecting the control gain of the integrator. Using the singular perturbation theory, the integrator is considered as a fast dynamical control law that designed to shape the space configuration of fast variable. And then the stabilizing controller is designed in the reduced model independently, based on the time scale decomposition method, leading to a relatively simple control law. The stability of the resultant closed-loop system is demonstrated by constructing a composite Lyapunov function. Finally, simulation results are provided to prove the efficacy of the proposed controller for path following of underactuated AUVs under internal and external disturbances.
Kyoung-Hun Kim;Byungsun Hwang;Joonho Seon;Soo-Hyun Kim;Jin-Young Kim
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.24
no.3
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pp.15-20
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2024
Path planning for unmanned aerial vehicles (UAV) is crucial in avoiding collisions with obstacles in complex environments that include both static and dynamic obstacles. Path planning algorithms like RRT and A* are effectively handle static obstacle avoidance but have limitations with increasing computational complexity in high-dimensional environments. Reinforcement learning-based algorithms can accommodate complex environments, but like traditional path planning algorithms, they struggle with training complexity and convergence in higher-dimensional environment. In this paper, we proposed a reinforcement learning model utilizing a cell decomposition algorithm. The proposed model reduces the complexity of the environment by decomposing the learning environment in detail, and improves the obstacle avoidance performance by establishing the valid action of the agent. This solves the exploration problem of reinforcement learning and improves the convergence of learning. Simulation results show that the proposed model improves learning speed and efficient path planning compared to reinforcement learning models in general environments.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.34
no.6
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pp.230-237
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1985
Shortest path calculations for a large-scale network have to be performed using a decomposition techniqre, since the calculations require large memory size which increases by the square of the number of vertices in the network. Also, the calculation time increases by the cube of the number of vertices in the network. In the decomposition technique,the network is broken into a number of smaller size subnetworks for each of which shortest paths are computed. A union of the solutions provides the solution of the original network. In all of the decomposition algirithms developed up to now, boundary vertices which divide all the subnetworks have to be included in computing shortest paths for each subnetwork. In this paper, an improved algorithm is developed to reduce the number of boundary vertices to be engaged. In the algorithm, only those boundary vertices that are directly connected to the subnetwork are engaged. The algorithm is suitable for an application to real time computation using a parallel processor system which consists of a number of micro-computers or prcessors. The algorithm has been applied to a 39- vertex network and a 232-vertex network. The results show that it is efficient and has better performance than any other algorithms. A parallel processor system has been built employing an MZ-80 micro-computer and two Z-80 microprocessor kits. The former is used as a master processor and the latter as slave processors. The algorithm is embedded into the system and proven effective for real-time shortest path computations.
In this paper, two Fuzzy Logics for path planning of an autonomous mobile robot are proposed. If a target point is given, such problems regarding the velocity and object recognition are closely related with path to which the mobile robot navigates. Therefore, to ensure safety navigation of the mobile robot for two fuzzy logic parts, path planning considering the surrounding environment was performed in this paper. First, feature points for local and global path are determined by utilizing Cell Decomposition off-line computation. Second, the on-line robot using two Fuzzy Logics navigates around path when it tracks the feature points. We demonstrated optimized path planning only for local path using object recognition fuzzy logic corresponds to domestic situation. Furthermore, when navigating, the robot uses fuzzy logic for velocity and target angle. The proposed algorithms for path planning has been implemented and tested with pioneer-dxe mobile robot.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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1993.06a
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pp.1258-1261
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1993
This paper presents a methodology of path planning and navigation for an autonomous mobile robot. A fast algorithm using decomposition technique, which computes the optimal paths between all pairs of nodes, is proposed for real-time calculation. The robot is controlled by fuzzy approximation reasoning. Our new methodology has been implemented on a mobile robot. The results show that the robot successfully navigates to its destination following the optimal path.
In this paper, we use Fuzzy Logic and Potential field method for optimal path planning of an autonomous mobile robot and apply to navigation for real-time mobile robot in 2D dynamic environment. For safe navigation of the robot, we use both Global and Local path planning. Global path planning is computed off-line using sell-decomposition and Dijkstra algorithm and Local path planning is computed on-line with sensor information using potential field method and Fuzzy Logic. We can get gravitation between two feature points and repulsive force between obstacle and robot through potential field. It is described as a summation of the result of repulsive force between obstacle and robot which is considered as an input through Fuzzy Logic and gravitation to a feature point. With this force, the robot fan get to desired target point safely and fast avoiding obstacles. We Implemented the proposed algorithm with Pioneer-DXE robot in this paper.
This paper proposes a path planning method of a mobile robot in two-dimensional work space. The path planning method is based on a cell decomposition approach. To create a path which consists of a number of line segments, the Delaunay Triangulation algorithm is used. Using the cells produced by the Delaunay Triangulation algorithm, a mesh generation algorithm connects the starting position to the goal position. Dijkstra algorithm is used to find the shortest distance path. Greedy algorithm optimizes the path by deleting the path segments which detours without collision with obstacles.
Kim, Gook-Hwan;Kim, Hyung;Kim, Byoung-Soo;Lee, Soon-Geul
The Journal of Korea Robotics Society
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v.6
no.3
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pp.255-262
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2011
Many intelligent robots have to be given environmental information to perform tasks. In this paper an intelligent robot, that is, a cleaning robot used a sensor fusing method of two sensors: LRF and StarGazer, and then was able to obtain the information. Throughout wall following using laser displacement sensor, LRF, the working area is built during the robot turn one cycle around the area. After the process of wall following, a path planning which is able to execute the work effectively is established using flow network algorithm. This paper describes an algorithm for minimal turning complete coverage path planning for intelligent robots. This algorithm divides the whole working area by cellular decomposition, and then provides the path planning among the cells employing flow networks. It also provides specific path planning inside each cell guaranteeing the minimal turning of the robots. The proposed algorithm is applied to two different working areas, and verified that it is an optimal path planning method.
Path-finding on a grid map is a problem generally addressed in the fields of robotics, intelligent agents, and computer games. As technology advances, virtual game worlds tend to be represented more accurately and more realistically, resulting in an excessive increase in the number of grid tiles and in path-search time. In this study, we propose a path-finding algorithm that allows a prompt response to real-time queries by constructing a reduced state space and by precomputing all possible paths in an offline preprocessing stage. In the preprocessing stage, we vertically decompose free space on the grid map, construct a connectivity graph where nodes are the decomposed regions, and store paths between all pairs of nodes in matrix form. In the real-time query stage, we first find the nodes containing the query points and then retrieve the corresponding stored path. The proposed method is simulated for a set of maps that has been used as a benchmark for grid-based path finding. The simulation results show that the state space and the search time decrease significantly.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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