Evolutivni algoritam za upravljanje višeagentskim robotskim sustavom

Ćurković, Petar (2010) Evolutivni algoritam za upravljanje višeagentskim robotskim sustavom. = Doctoral thesis , Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, UNSPECIFIED. Mentor: Jerbić, Bojan.

[img]
Preview
Text
02_05_2011_curkovic_B5_Adobe.pdf Jezik dokumenta:Croatian

Download (9MB) | Preview

Abstract (Croatian)

U ovoj disertaciji razvijena je metodologija za planiranje kretanja dva robota 2R konfiguracije koji dijele radni prostor i predstavljaju dinamičku prepreku jedan drugome. Ovaj problem spada u klasu NP kompletnih problema, čije je rješavanje egzaktnim matematičkim algoritmima s poznatim gornjim granicama vremenske složenosti ograničeno primjenjivo. Razvijena metodologija planiranja kretanja temeljena je na istodobnom rješavanju problema planiranja kretanja za dva robota paralelnim, dijelom neovisnim evolucijskim - koevolucijskim algoritmom. Postavljena je i potvrđena hipoteza o mogućnosti vremenski efikasnog planiranja kretanja za dva robota temeljena na predloženom koevolucijskom algoritmu. S ciljem potvrđivanja hipoteze, razvijeno je simulacijsko okružje u kojemu je, za različite početne i konačne konfiguracije, moguće planirati kretanje za jednog, ili više robotskih agenata u radnom prostoru koji može uključivati stacionarne prepreke. Određen je skup kriterija kojima je moguće vrednovati ponašanje agenata, te su utvrđene prirode veza među pojedinim kriterijima. Skup kriterija čine kriteriji broja sudara, ukupno prijeđenog puta, kuta zakreta u zglobovima te neravnomjernosti profila brzine. Izvršena je formalna analiza sustava sastavljenog od dva robota 2R konfiguracije te su izvedeni analitički uvjeti za postojanje sudara među robotima. Izvedeni su izrazi za izračun potrebne duljine gena evolucijskog algoritma. \Na temelju ovih spoznaja formulirana je funkcija dobrote i odgovarajuća metoda izbora agenata, čime je omogućena njihova paralelna evolucija i međusobna prilagodba, koja rezultira neprekinutim, vremenski i energetski učinkovitim gibanjem bez sudara od početne do konačne konfiguracije u radnom prostoru. Sa svrhom dodatne uštede procesorskog vremena, predložena je metoda diskretizacije kretanja robota te komplementarna metoda rekonstrukcije kretanja s proizvoljno malim vremenskim intervalom između dvije uzastopne robotske konfiguracije. Metodologija je verificirana na realnom robotskom sustavu, sastavljenom od dva robota za koja je problem planiranja kretanja razvijenom metodologijom uspješno riješen.

Abstract

In this thesis a method is developed to solve the problem of path planning for two 2R type robots, which share workspace and thus present dynamic obstacle to each other. This problem, according to its computational complexity, belongs to NP complete class problems. Solving such problems with exact mathematical algorithms with known upper time complexity bound is limitedly applicable. The motion planning methodology developed in this thesis is based on concurrent path planning of both robots using parallel, partly independent evolutionary – coevolutionary algorithms. Time efficient planning is possible for two robots using developed algorithms what proves the hypothesis formulated in the dissertation. To prove the hypothesis, a simulation environment is developed in the first step, in which path planning is possible for arbitrary setup of initial and final configurations of the robots. It is possible to conduct path planning either for one robotic agent or for more, including presence of arbitrarily distributed obstacles. Set of criteria is determined to evaluate the evolution of agents, and the nature of connections between different conflicting criteria is revealed. Number of collisions, total path, joint rotation angle and velocity profile of the end effector are the criteria to be optimized. Formal analysis of the system composed of two 2R type robots is conducted and analytical conditions for collision occurrence are derived. Based on these understandings, the fitness function is formulated with appropriate selection mechanisms, what enabled parallel evolution and adaptation between the two robotic agents. The result is continuous, time and energy efficient motion without collisions for the two agents in the given workspace. To additionally optimize processing time; a motion discretization method is proposed together with complementary motion reconstruction method to execute the motion with arbitrarily small time step between two consecutive configurations. The methodology proposed in this thesis is verified on a real robotic system composed of two robots for which the path planning problem is successfully solved.

Item Type: Thesis (Doctoral thesis)
Uncontrolled Keywords: evolucijski algoritam; planiranje kretanja; robotika
Keywords (Croatian): evolutionary algorithm; motion planning; robotics
Date Deposited: 22 Sep 2014 18:00
Last Modified: 16 Oct 2015 13:10
URI: http://repozitorij.fsb.hr/id/eprint/1307

Actions (login required)

View Item View Item

Downloads

Downloads per month over past year

Nema podataka za dohvacanje citata