Motion planning of mobile robots in indoor environments

scientific master's theses

• Title (croatian): Planiranje gibanja mobilnih robota u unutarnjim prostorima
• Author: Kristijan Maček
• Mentor: Ivan Petrović (mentor)
• Committee member: Nedjeljko Perić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Ivan Petrović (član povjerenstva)
• Committee member: Željko Hocenski (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Electrical Engineering and Computing; (Department of Control and Computer Engineering); Zagreb
• Defense date and country: 2004-10-29, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Electrical Engineering; Automation and Robotics
• Universal decimal classification (UDC): 621.3 - Electrical engineering

Abstract

Continuous monitoring of power quality on key points of utility systems has become an important strategic issue in deregulated power markets. System measurements are supplemented with on-site measurements that are conducted as a part of a troubleshooting procedures or surveys of large disturbance sources influence onto distribution systems. A concept of a power quality measurement device based on relevant standards, noted shortcomings of commercial devices and projected activities is given in this thesis. A prototype of a portable power quality measurement device is realized. In addition to standards, the prototype is equipped with current measurement inputs and methods for load current, power and power factor registration in four-quadrant manner, current harmonics, inrushes and scope screen-saving functions. Due to a study of major factor influence on a measurement uncertainty, a model for noise and error propagation in effective values and harmonics measurement chain was developed. All prerequisites of standard IEC 61000-4-30 and complementary standards for class B instruments are fulfilled. Exception is a flickermeter function that is not implemented. Laboratory tests proved measurement accuracy and error propagation model fitness. Practical values of advanced functions are shown in presented on-site measurements. Modularity in a hardware and software layer and well-structured data allows easy and efficient readjustment of developed measurement platform.

Abstract (croatian)

Planiranje gibanja je integralni dio navigacije mobilnih robota koji se odnosi na pronalaženje ostvarive putanje do cilja bez kolizije. Dva osnovna pristupa koji se odnose na suprotne strategiije su: globalno planiranje gibanja i reaktivno upravljanje. Prednost prvog pristupa je u korištenju globalne informacije vezane za okolinu i omogućuje pronalaženje putanje koja osigurava globalnu povezanost prostora. Drugi pristup koristi informaciju senzora u lokalnoj okolini robota i generira upravljačke signale baziran je iskljućivo na trenutnom stanju robota i okoline, omogučavajući na taj način brzu prilagodbu robota promjenama u okolini. Ovaj rad teži ka udruživanju obaju pristupa, kako neposredno tako i posredno, dobivanjem arhitekture koja robustno riješava problem planiranja gibanja u dijelomično poznatim unutarnjim prostorima. Planiranje putanje inicijalizirano je pomoću A* ili D* algoritma pretraživanja grafova unutar mrežne karte popunjenosti, gdje se kao rezultat dobiva graf putanja sastavljena od linearnih segmenata. Putanja se dalje analizira u svrhu pronalaženja ključnih točaka pomoću mjehurića slobodnog prostora. Centralne točke mjehurića predstavljaju bazu za aproksimaciju cijelokupne putanje pomoću B-splineova. Reaktivno upravjanje koje se koristi u izbjegavanju prepreka bazira se na metodi dinamičkog prozora koji izvršava pretraživanje neposredno u prostoru brzina robota pomoću prediktivne simulacije ostvarivih trajektorija robota. Glede na globalno planiranje gibanja predstavljena su dva algoritma slijeđenja putanje koji koriste princip referentne točke na globalnoj putanji. Prvi je nazvan dinamički prozor integriran sa globalnom putanjom koji koristi karakteristike geometrijske graf putanje na temelju kriterija slaganja ostvarivih trajektorija robota, generiranih pomoću osnovnog modula dinamičkog prozora, sa tzv. efektivnom putanjom. Ta metoda dakle predstavlja direktnu integraciju globalnog planiranja putanje i reaktivnog upravljanja. Drugi pristup bazira se na algoritmu virtualnog vozila uvedenom ranije gdje dinamika i pozicija referentne točke glede na poziciju robota predstavlja povratnu vezu kinematičkog upravljanja robota. Dodatna unaprijedna upravljačka komponenta temeljena na lokalnoj karakteristici gladke finalne putanje uvedena je ovdje i omogućava smanjenje brzine robota za sigurno manevriranje na predjelima značajne promjene zakrivljenosti putanje koje je tipično u okolini prepreka. Time je postignuto stabilno praćenje putanje. Pošto je globalna putanja replanirana u stvarnom vremenu temeljeno na mjerenju sensora, drugi pristup indirektno riješava problem izbjegavanja prepreka uz osiguravanje globalnog ostvarivanja cilja.

• Keywords: Power quality; low-frequency conducted disturbances; harmonic measurements; real-time systems; measurement uncertainty
• Keywords (croatian): Navigacija mobilnih robota; planiranje gibanja; izbjegavanje prepreka; praćenje putanje; planiranje putanje; algoritmi pretraživanja grafova
• Language: english
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:372693
• Study programme: Title: Postgraduate master programme in electrical engineering; Study programme type: university; Study level: postgraduate; Academic / professional title: Magistar znanosti elektrotehnike (Magistar znanosti elektrotehnike)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Closed access
• Created on: 2019-07-03 09:12:13