Strategie průzkumu neznámého prostředí mobilním robotem

Abstract

Tato práce se zabývá problémem explorace prostředí mobilním autonomním robotem. V práci jsou představeny tři metody pro jednoho robota a jedna pro skupinu robotů. Cílem práce je porovnat tyto metody z hlediska času potřebného na prozkoumání celého prostředí. Hlavním problémem je zde najít nejvhodnější cíl kam se má robot v daný moment vydat. Tři z těchto metod patří do skupiny frontier-based přístupů. Zde je definována skupina kandidátů na navigační cíle robotu, které jsou na pomezí prozkoumaného a neprozkoumaného prostředí. V každé metodě je však vhodná cílová pozice vybírána jinak. První přístup vybírá nejbližší, druhý se snaží najít nejkratší cestu přes všechny tyto potencionální cíle pomocí řešení úlohy obchodního cestujícího a třetí metoda přiřazuje roboty k těmto cílům. V posledním přístup je navigace řešena pomocí propagace vlnoplochy v nehomogenním prostředí. Porovnání je provedeno simulacemi pro různé parametry a explorační scénáře.

The thesis addresses the problem of the mobile robot exploration of unknown environment. There are presented three approaches for a single robot exploration and one for multi-robot exploration mission. The goal of the thesis is to compare these approaches regarding the time needed to explore the whole environment. The main problem is to find the most suitable goal location where the robot should navigate in order to explore the environment efficiently. Three of these methods belongs to the class of the so called frontier-based methods. In these methods, a set of candidate locations is defined to be at the the border of the already known and not yet explored parts of the environment; however, in each approach, the most suitable goal location is selected differently. The first method selects the nearest candidate, while the second method finds the shortest path to visit all the candidates as a solution of the traveling salesman problem. The last frontier-based method is designed to the multi-robot exploration and it assigns robots to the goal candidates. In the last approach, the selection of the goal candidate and path planning is solved using a wave front propagation in an inhomogeneous environment. The comparison is performed simulations for various parameters settings and selected exploration scenarios.