Design of a reference actions generator for a mobile robot control system

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

Planning the path of an autonomous wheeled robot can pose problems such as ensuring motion safety, smoothness and bounded curvature of the path and its rate of change, considering the design constraints of the robot as a mechanical control object. The joint solution of these problems can lead to cumbersome analytical calculations that are not realizable in real-time. In this paper, we propose to simplify and automate the generation of planar paths for a wheeled robot, which will solve both of these problems. At the first stage, a primitive path is constructed in the form of a flat polyline. The second stage solves the problem of smoothing the articulation of the polyline. Instead of geometric calculations, a dynamic generator is designed as a copy of the equations of motion of the robot. The synthesis of the generator's correcting actions, which simulate the robot's control actions, is based on the decomposition method and S-shaped smooth and constrained nonlinear feedbacks. This ensures that the design constraints of the robot on velocity, acceleration and control torques are met, and the output variables of the generator will generate a naturally smoothed path with acceptable curvature when tracking the coordinates of the reference nonsmooth trajectory.

Авторлар туралы

Julia Kokunko

V.A. Trapeznikov Institute of Control Sciences of RAS

Email: juliakokunko@gmail.com
Moscow

Әдебиет тізімі

  1. 1. АНТИПОВ А.С., КРАСНОВА С.А., УТКИН В.А. Синтез инвари-антных нелинейных одноканальных систем слежения с сигмои-дальными обратными связями с обеспечением заданной точности слежения // Автоматика и телемеханика. – 2022. – №1. – С. 40–66.
  2. 2. КОЧЕТКОВ С.А., УТКИН В.А. Метод декомпозиции в задачах управления мобильными роботами // Автоматика и телемехани-ка. – 2011. – №10. – С. 86–103.
  3. 3. КРАСНОВ Д.В., УТКИН А.В. Синтез многофункциональной си-стемы слежения в условиях неопределенности // Управление большими системами. – 2017. – Вып. 69. – С. 29–49.
  4. 4. КРАСНОВА С.А., УТКИН А.В. Анализ и синтез минимально-фазовых нелинейных SISO-систем при действии внешних несогла-сованных возмущений // Проблемы управления. – 2014. – №6. – С. 22–30.
  5. 5. ПЕСТЕРЕВ А.В. Синтез стабилизирующего управления в задаче следования колесного робота вдоль заданной кривой // Автомати-ка и телемеханика. – 2012. – №7. – С. 25–39.
  6. 6. ПЕСТЕРЕВ А.В., РАПОПОРТ Л.Б., ТКАЧЕВ С.Б. Каноническое представление нестационарной задачи путевой стабилизации // Известия РАН. Теория и системы управления. – 2015. – Т. 54, №4. – С. 160–176.
  7. 7. BAUTISTA G.D., PEREZ J., MILANÉS V., NASHASHIB F. A review of motion planning techniques for automated vehicles // IEEE T-ITS. – 17(4) – P. 1–11.
  8. 8. BELINSKAYA Y. Application of the covering method for trajectories design for car-like robot // Proc. of the 14th Int. Conf. Management of Large-Scale System Development (MLSD–2021), 27–29 September 2021, Moscow, Russia.
  9. 9. BELINSKAYA YU.S., CHETVERIKOV V.N. Covering method for point-to-point control of constrained flat system // IFAC-Papers OnLine. – 2015. – Vol. 48(11). – P. 924–929.
  10. 10. BUSURIN V.I., YIN NAING WIN Microoptoelectromechanical ring angular velocity transducer based on the optical tunnel effect for control system of mobile objects // J Phys: Conf Ser. – 1333:052002.
  11. 11. FAROUKI R.T. Pythagorean Hodograph Curves. – Springer, 2008.
  12. 12. KANO H., FUJIOKA H. B-Spline trajectory planning with curvature constraint // Proc. Annual American Control Conference (ACC). – 2018. – P. 1963–1968.
  13. 13. KOCHETKOV S.A. Mobile robot trajectory control under influence of unknown perturbation // Mathematics in Engineering, Science and Aerospace. – 2019. – No. 10(4). – P. 725–732.
  14. 14. KOKUNKO YU., KRASNOVA S. Synthesis of a tracking system with restrictions on UAV state variables // Mathematics in Engineering, Science and Aerospace. – 2019. – No. 10(4). – P. 695–705.
  15. 15. LAVALLE S.M. Planning algorithms. – Cambridge University Press, 2006.
  16. 16. MERCY T., VAN PARYS R., PIPELEERS G. Spline-based motion planning for autonomous guided vehicles in a dynamic environment // IEEE TCST. – 2017. – Vol. 26(6). – P. 2182 –2189.
  17. 17. MINGUEZ J., LAMIRAUX F., LAUMOND J.P. Motion planning and obstacle avoidance // In: Springer Handbook of Robotics, Springer In-ternational Publishing. – 2008. – P. 1177–1202.
  18. 18. SAKCSAK B., BASCETTA L., FERRETTI G., PRANDINI M. Sam-pling-based optimal kinodinamic planning with motion primitives // Autonomous Robots. – 2019. – Vol. 43(7). – P. 1715–1732.
  19. 19. SAMSON C. Control of chained systems. Application to path follow-ing and time varying point – stabilization of mobile robots // IEEE Trans Automat Control. – 1995. – Vol. 40(1). – P. 64–77.
  20. 20. WEBB D.J., VAN DER BERG J. Kinodynamic RRT*: asymptotically optimal motion planning for robots with linear // Proc. of the IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation – 2013 (ICRA–2013), May 6–10, 2013, Karlsruhe, Germany. – P. 5039–5046.
  21. 21. ZHOU CH., HUANG B., FRÄNTI P. A review of motion planning al-gorithms for intelligent robots // Journal of Intelligent Manufacturing. – 2022. – No. 33. – P. 387–424.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML


Creative Commons License
Бұл мақала лицензия бойынша қол жетімді Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».