Creating Star Worlds: Reshaping the Robot Workspace for Online Motion Planning

要約

ナビゲーション関数やハーモニック ポテンシャル フィールドなどのモーション プランニング メソッドは、(ほぼ) グローバルな収束を提供し、動的に変化する環境での障害物回避に適しています。
制御設計における一般的な仮定は、ロボットがばらばらな星の世界で動作する、つまり、すべての障害物が厳密に星形であり、相互にばらばらであるということです。
ただし、実際のシナリオでは、ロボットの半径または安全マージンに対応する拡張された障害物領域が原因で、障害物が交差する場合があります。
前述のリアクティブ モーション プランニング手法の適用範囲を広げるために、交差する障害物のワークスペースをばらばらな星の世界に再形成する手法を提案します。
このアルゴリズムは、ここで紹介する 2 つの新しい概念、つまり、許容カーネルと指定されたカーネルを使用した星形ハルに基づいています。これらは、星形ハルの概念と密接に関連しています。
提案された方法の利用は、開発されたアルゴリズムと組み合わせて調和ポテンシャル場アプローチを使用して、2D ワークスペースで動作するロボットの例で示されています。

要約(オリジナル)

Motion planning methods like navigation functions and harmonic potential fields provide (almost) global convergence and are suitable for obstacle avoidance in dynamically changing environments due to their reactive nature. A common assumption in the control design is that the robot operates in a disjoint star world, i.e. all obstacles are strictly starshaped and mutually disjoint. However, in real-life scenarios obstacles may intersect due to expanded obstacle regions corresponding to robot radius or safety margins. To broaden the applicability of aforementioned reactive motion planning methods, we propose a method to reshape a workspace of intersecting obstacles into a disjoint star world. The algorithm is based on two novel concepts presented here, namely admissible kernel and starshaped hull with specified kernel, which are closely related to the notion of starshaped hull. The utilization of the proposed method is illustrated with examples of a robot operating in a 2D workspace using a harmonic potential field approach in combination with the developed algorithm.

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