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Entwicklung einer modularen Pfadplanungsbibliothek : Evaluation unterschiedlicher Pfadplanungsalgorithmen

  • In der Forschung der autonomen mobilen Roboter ist besonders die Pfadplanung immer noch ein sehr aktuelles Thema. Diese Masterabeit befasst sich mit verschiedenen Pfadplanungsalgorithmen zur Navigation solcher mobilen Systeme. Hierbei ist nicht nur eine kollisionsfreie Trajektorie von einem Punkt zu einem anderen zu ermitteln, sondern sollte diese auch noch möglichst optimal sein und alle Fahrzeug-gegebenen Einschränkungen einhalten. Besonders die autonome Fahrt in unbekannter dynamischer Umgebung stellt eine große Herausforderung dar, da hier eine geschlossene Regelung notwendig ist und dem Planer somit eine gewisse Dynamik abverlangt wird. In dieser Arbeit werden zwei Arten von Algorithmen vorgestellt. Zum einen die Pfadplaner, welche auf dem A* aufbauen, der im eigentlichen Sinne ein Graphsuchalgorithmus ist: A*, Anytime Repairing A*, Lifelong Planning A*, D* Lite, Field D*, hybrid A*. Zum anderen die Algorithmen, welche auf dem probabilistischen Planungsalgorithmus Rapidly-exploring Random Tree basieren (RRT, RRT*, Lifelong Planning RRT*), sowie einige Erweiterungen und Heuristiken. Außerdem werden Methoden zur Kollisionsvermeidung und Pfadglättung vorgestellt. Abschließend findet eine Evaluation der verschiedenen Algorithmen statt.
  • In current research of the autonomous mobile robots, path planning is still a very important issue. This master's thesis deals with various path planning algorithms for the navigation of such mobile systems. This is not only to determine a collision-free trajectory from one point to another. The path should still be optimal and comply with all vehicle-given constraints. Especially the autonomous driving in an unknown and dynamic environment poses a major challenge, because a closed-loop control is necessary and thus a certain dynamic of the planner is demanded. In this paper, two types of algorithms are presented. First, the path planner, based on A*, which is a common graph search algorithm: A*, Anytime Repairing A*, Lifelong Planning A*, D* Lite, Field D*, hybrid A*. Second, the algorithms which are based on the probabilistic planning algorithm Rapidly-exploring Random Tree (Rapidly-exploring Random Tree, RRT*, Lifelong Planning RRT*), as well as some extensions and heuristics. In addition, methods for collision avoidance and path smoothing are presented. Finally, these different algorithms are evaluated and compared with each other.

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Metadaten
Author:Benedikt Jöbgen
URN:urn:nbn:de:kola-9182
Referee:Christian Winkens, Dietrich Paulus
Document Type:Master's Thesis
Language:German
Date of completion:2015/03/16
Date of publication:2015/03/16
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Koblenz, Fachbereich 4
Release Date:2015/03/16
Number of pages:151
Institutes:Fachbereich 4 / Institut für Computervisualistik
Dewey Decimal Classification:0 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke / 00 Informatik, Wissen, Systeme / 004 Datenverarbeitung; Informatik
Licence (German):License LogoEs gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG