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Dissertação

{en_GB=Motion Planning for Multiple Autonomous Robotic Vehicles using Optimization Tools } {} EVALUATED

Detalhes: {pt= O planeamento de movimento para veículos autónomos estão cada vez mais relevantes na área geral da robótica. Cooperação robótica é também um tema muito oportuno e desafiante, em vista do largo espectro de aplicações que podem beneficiar do uso de múltiplos veículos robóticos trabalhando juntos para realizar missões científicas e comerciais de uma maneira eficiente e fiável. Motivado pela tendência corrente, esta tese aborda o problema de planeamento de movimento cooperativo para múltiplos veículos. O trabalho é motivado por uma aplicação-exemplo que requer dirigir um grupo de veículos de certas posições iniciais a finais com tempos de chegada simultâneos. Outros objetivos incluem prevenção de colisões com objetos exteriores e entre os próprios veículos, enquanto cumprem restrições impostas pela dinâmica do veículo. Objetivos temporais e relacionados com a energia são também abordados. Para meter o tópico em perspectiva, a tese dá uma visão geral do problema de planeamento de movimento. Isto é seguido pelo desenvolvimento de uma classe específica de algoritmos de planeamento cooperativo de movimento que se construem da parametrização de curvas e Bézier e sistemas que são differentially flat. Usando estas ferramentas, o problema de planeamento de movimento é descrito na forma de um problema de otimização que pode ser resolvido suficientemente rápido para ser usado em aplicações em tempo real. O método proposto diminui significativamente a complexidade do problema de otimização fazendo com que seja possível calcular, para um certo critério de custo, trajetórias ótimas para 10 veículos em aproximadamente 2 segundos., en= Motion planning algorithms for autonomous vehicles are becoming increasingly relevant in the general area of robotics. Cooperative robotics is also a very timely and challenging topic, in view of the large spectrum of applications that can benefit from the use of multiple robots working together to perform scientific and commercial missions in an efficient and reliable manner. Motivated by the current trend, this thesis addresses the problem of cooperative motion planning for multiple vehicles. The work is motivated by an application example that requires steering a group of vehicles from desired initial to final positions with simultaneous times of arrival. Other objectives include avoiding collisions with external obstacles and among the vehicles themselves, while meeting constraints imposed by the vehicle dynamics. Temporal and energy-related objectives are also addressed. To place the topic in perspective, the thesis first gives a general view of the problem of motion planning. This is followed by the development of a specific class of cooperative motion planning algorithms that build upon the parametrization of Bézier curves and differentially flat systems. Using these tools, the problem of motion planning is cast in the form of an optimization problem that can be solved sufficiently fast to be used in real-time applications. The method proposed decreases significantly the complexity of the optimization problem, making it possible to compute, for a given cost criterion, optimal trajectories for 10 vehicles in approximately 2 seconds.}
Keywords: {pt=Planeamento de movimento, veículos autónomos, otimização, curvas de Bézier, flat systems, en=Motion planning, autonomous vehicles, optimization, Bézier curves, flat systems}

Discussão: novembro 27, 2019, 16:0