Efficient Collision Detection Oriented Motion Primitives for Path Planning

要約

ダイナミックな環境における移動ロボットでは、特に搭載された計算資源が限られている場合に、高速なプランニングが要求される。単純なシナリオでは古典的なポテンシャル場に基づくアルゴリズムで十分かもしれないが、ほとんどの場合、局所極小を脱出できるアルゴリズムが必要である。構成空間探索アルゴリズムは、解の質と探索時間のトレードオフが良いことが証明されています。文献には、検査する必要のある辺の数を減らすことによってこの探索を高速化する様々なアプローチが紹介されている。その代わりに、1本の辺のコストを評価するのに必要な時間を短縮することにはあまり注意が払われていない。本論文では、高速衝突検出を優先する動きプリミティブにエッジを関連付けることで、この点に対処する。本論文では、高速な衝突検出を可能にし、なおかつ滑らかな接線連続パスを提供するモーションプリミティブとして、どのようにバイアークを用いることができるかを示す。提案するアプローチは、円盤状のヒットボックスを仮定していないため、幅や長さが大きく異なる全てのロボットや、アクティブホイールがロボットの中心から離れた位置にある差動駆動ロボットにとって魅力的である。

要約(オリジナル)

Mobile robots in dynamic environments require fast planning, especially when onboard computational resources are limited. While classic potential field based algorithms may suffice in simple scenarios, in most cases algorithms able to escape local minima are necessary. Configuration-space search algorithms have proven to provide a good trade-off between quality of the solutions and search time. Literature presents a wide variety of approaches that speed up this search by reducing the number of edges that need to be inspected. Much less attention was instead given to reducing the time necessary to evaluate the cost of a single edge. This paper addresses this point by associating edges to motion primitives that prioritize fast collision detection. We show how biarcs can be used as motion primitives that enable fast collision detection, while still providing smooth, tangent continuous paths. The proposed approach does not assume a disc shaped hitbox, making it appealing for all robots with very different width and length or for differential drive robots with active wheels located far from the robot’s center.

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