Details

Autor(en) / Beteiligte

• Mujahed, Muhannad
• Mertsching, Bärbel[Akademischer Betreuer]
• Paulus, Dietrich[Akademischer Betreuer]

Titel

Control of mobile robots moving in cluttered environments

Ort / Verlag

Paderborn

Erscheinungsjahr

2020

Verknüpfte Titel

Beschreibungen/Notizen

• Tag der Verteidigung: 30.10.2020
• ger: Während der letzten Jahrzehnte hat die Entwicklung mobiler Roboter viel Aufmerksamkeit erfahren. Der Bau solcher Roboter erfordert die Bewältigung verschiedenster Anforderungen. Ungeachtet der zu erfüllenden Aufgabe muss ein Roboter dennoch in der Lage sein, seine eigene Bewegung zu planen. Der Großteil der Algorithmen zur Bewegungsplanung unterliegt jedoch klassischen Problemen, die ihre Leistungsfähigkeit in unübersichtlichen Umgebungen begrenzt; dazugehören Anfälligkeit für Oszillationen, Fehlfunktion beim Steuern des Roboters durch enge Passagen, Nichtberücksichtigung der Einschränkungen des Roboters, sowie die Tendenz längere Pfade und höhere Ausführungszeiten zu generieren. Die vorgestellte Arbeit ziel darauf ab, die oben genannten Probleme anzugehen. Dazu wurde ein neuartiger Ansatz zur Kollisionsvermeidung entwickelt. Die Schlüsselidee ist eine Analyse der Umgebungsstruktur, um die vielversprechendste Lücke zu finden und ein Subziel in einen kollisionsfreien Bereich zu legen, so dass der Öffnungswinkel der Lücke berücksichtigt wird und ein sicherer, glatterer Übergang zwischen Kollisionsvermeidung und dem Erreichen des Ziels vorhanden ist. Dieser vorgeschlagene Ansatz ist durch Berücksichtigung des Abstandes zu Hindernissen verbessert worden, in dem alle umgebenen Hindernisse in die Berechnung des Lenkwinkels einfließen. Des Weiteren wird ein neues Konzept, genannt „admissible gap“, vorgestellt, das sich mit der Frage befasst, ob eine gegebene Lücke durchfahrbar ist, in dem eine zulässige, kollisionsfreie Bewegungsregelung ausgeführt wird. Dieses Konzept ist erfolgreich eingesetzt worden, um ein Kollisionsvermeidungsverfahren zu entwickeln, das direkt die Fahrzeugeinschränkungen berücksichtigt, ohne eine holonome Lösung anzupassen.
• eng: Over the past few decades, mobile robots have gained a lot of attention. Developing such robots requires to cope with different challenges. Nevertheless, regardless of the mission to be performed, robots must be able to plan their own motion. Unfortunately, the majority of motion planning algorithms undergo some classical drawbacks limiting their performance in cluttered environments. These include being prone to oscillations, failure of guiding a robot through narrow spaces, neglect of the robot constraints, and the tendency to generate longer paths and higher execution times. The work presented in this thesis aims to cope with the above mentioned problems. To this end, a novel collision avoidance approach was developed. The key idea is to analyze the environmental structure and find out the most promising gap, once determined, a subgoal is located in a collision-free area. It is located in such a way that the opening angle of the selected gap is considered, providing a safer and smoother bridge between collision avoidance and target approach. The proposed approach has been improved by considering the clearance to obstacles and by computing the steering angle in such a way that all surrounding obstacles are taken into account. Furthermore, this work presents a new concept, the “admissible gap”, which addresses the question of whether a given gap is traversable by performing an admissible collision-free motion control. This concept has been successfully employed to develop a collision avoidance approach, that directly respects the vehicle constraints rather than adapting a holonomic-based solution.