Planejamento de Movimento para Veículos Convencionais Usando Rapidly - Exploring Random Tree

Nome: Rômulo Ramos Radaelli
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 26/08/2013
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
Claudine Santos Badue Gonçalves Orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
Alberto Ferreira De Souza Coorientador
Claudine Santos Badue Gonçalves Orientador
Denis Fernando Wolf Examinador Externo
Edilson de Aguiar Examinador Interno

Resumo: Neste trabalho, serão investigados algoritmos de planejamento de caminho e movimento baseados em Rapdly Random Tree (RRT) para veículos autônomos que empregam o modelo de direção Ackermann. Este modelo de direção é o empregado em veículos convencionais de passeio e, embora seja um dos mais utilizados atualmente, existem poucos trabalhos na literatura sobre planejamento de caminho e movimento para este modelo de direção.
Este trabalho usa um veículo com uma série de adaptações para que ele possa perceber o ambiente e ser controlado por um computador. O veículo tem sensores para entender o ambiente, como lasers e câmeras, e envia os dados desses sensores para um computador. O computador é capaz de enviar comandos de velocidade, direção, sinal de direção, faróis e buzina para o veículo. Além disso, ele processa as informações recebidas dos sensores e cria um mapa com informações do que é obstáculo, onde o veículo pode trafegar e a localização do veículo nesse mapa. Dado um mapa, a localização do veículo e uma posição objetivo (fornecida por um humano ou por um computador), é possível realizar o planejamento do caminho e movimento.
Um caminho é uma lista de posições onde a primeira posição é a do veículo e a última é a do objetivo; entre a primeira e a última posição, podem existir posições intermediárias que o veículo terá que passar para alcançar seu objetivo. O planejamento de caminho é responsável por definir o caminho segundo algum critério a ser otimizado, que pode ser, por exemplo, minimizar a distância ou o tempo gasto para percorrer o caminho. Ao seguir o caminho, é feito o planejamento de movimento, que define os comandos a serem enviados ao veículo para que ele atinja cada posição do caminho até chegar ao objetivo.
O objetivo deste trabalho é fazer o planejamento de caminho e movimento de um veículo autônomo Ackerman utilizando RRT. RRT é um algoritmo projetado para buscas eficientes em espaços com muitas dimensões. Ele consegue ser eficiente, pois reduz o espaço de busca criando de forma aleatória uma árvore e posteriormente realiza a busca nessa árvore ao invés do espaço original (muito maior que a árvore). Este algoritmo tem sido usado em vários campos e apresentado resultados interessantes.
Veículos que empregam o modelo de direção Ackermann possuem restrições não-holonômicos, ou seja, há movimentos que o veículo não pode fazer. Por exemplo, um carro pode se movimentar para frente e para trás, mas não pode se movimentar para os lados. Essas restrições tornam o problema de planejamento mais complicado, pois o algoritmo deve considerá-las. Esse trabalho apresenta uma implementação do RRT que pode ser utilizada em veículos autônomos que empregam o modelo de direção Ackermann.

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