Karatheodori - Optimal Robot Path Planning based on Computational Geometry (2003-2006)

Optimal Robot Path Planning based on Computational Geometry

http://www.admin.upatras.gr/rescom/pub/karafin.aspx

Final Report: http://www.admin.upatras.gr/rescom/Pub/KaraDisp.aspx?ID=117

Duration:
3 years (2003-2006) Basic research (Karatheodorisdoris projects)

Partners:

  • University of Patras (Leader)
  • University of Aegean

Research Group:

  • Prof. Nikos Aspragathos
  • Dr. Ph. Azariadis
  • Dr. E. Xidias

Objectives:

The objective of this research project is to develop a new methodology for the motion planning of a robot (vehicle, manipulator) the workspace of which contains areas it must avoid. The development of the methodology is based on elements of Computer Aided Geometric Design (CAGD) like B-Spline surfaces and B-Spline curves [1] and on Computational Geometry.

Using the B-Spline surfaces we represent the workspace of the robot. The areas of the workspace that must be avoided by the robot are represented with "hills" and the free space between the hills looks like a "valey". The robot path is calculated on the surface so that it satisfies the problem requirements (Robot Motion Planning). Also, the robot path is defined using B-Spline curves. The resulting motion planning problem  is converted to a total problem of optimization which is solved employing Genetic Algorithms.

Το αντικείμενο του ερευνητικού έργου αναφέρεται στην ανάπτυξη μιας νέας μεθοδολογίας για τον σχεδιασμό κίνησης ενός ρομπότ (οχήματος, βραχίονα) τουοποίου ο χώρος εργασίας περιέχει περιοχές τις οποίες πρέπει να αποφύγει. Η ανάπτυξη της μεθοδολογίας βασίζεται σε στοιχεία του "Υποβοηθούμενου από Η/Υ Γεωμετρικού Σχεδιασμού" (Computer Aided Geometric Design - CAGD) όπως οι B-Spline επιφάνειες και οι B-Spline καμπύλες [1] και στηνΥπολογιστική Γεωμετρία.

Χρησιμοποιώντας τις B-Spline επιφάνειες αναπαριστούμε τον χώρο εργασίας του ρομπότ. Οι περιοχές του χώρου εργασίας τις οποίες πρέπει να αποφύγει το ρομπότ παριστάνονται με λόφους και ο ελεύθερος χώρος μεταξύ των λόφων μοιάζει μεκοιλάδα”. Η διαδρομή του ρομπότ υπολογίζεται πάνω στην επιφάνεια έτσι ώστε να ικανοποιεί τις απαιτήσεις του προβλήματος (Σχεδιασμός Κίνησης Ρομπότ). Επίσης η διαδρομή του ρομπότ παριστάνεται από B-Spline καμπύλες. Το τελικό πρόβλημασχεδιασμού Κίνησης μετατρέπεται σε ένα ολικό πρόβλημα βελτιστοποίησης το οποίολύνεται χρησιμοποιώντας Γενετικούς Αλγορίθμους.