Efficient Collision Detection Oriented Motion Primitives for Path Planning

要約

動的な環境での移動ロボットは、特にオンボードの計算リソースが限られている場合、迅速な計画を必要とします。
単純なシナリオでは古典的なポテンシャル場ベースのアルゴリズムで十分かもしれませんが、ほとんどの場合、極小値を回避できるアルゴリズムが必要です。
構成空間検索アルゴリズムは、ソリューションの品質と検索時間の間で適切なトレードオフを提供することが証明されています。
文献には、検査する必要があるエッジの数を減らすことでこの検索を高速化するさまざまなアプローチが紹介されています。
代わりに、単一エッジ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ほとんど注意が払われませんでした。
この論文では、高速衝突検出を優先するモーション プリミティブにエッジを関連付けることによって、この点に対処します。
スムーズな接線連続パスを提供しながら、高速な衝突検出を可能にするモーション プリミティブとして 2 円弧を使用する方法を示します。
提案されたアプローチは、円盤状のヒットボックスを想定していないため、幅と長さが大きく異なるすべてのロボット、またはロボットの中心から遠く離れた位置にアクティブホイールを備えた差動駆動ロボットにとって魅力的です。

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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