Plánování pohybu bezpilotního prostředku v úloze psaní textu

Abstract

Tato práce se zabývá plánováním přes více cílů pro bezpilotní vzdušné prostředky v úloze psaní textu. Motivací je použití bezpilotní helikoptéry k preciznímu sprejování nápisů například na střechy průmyslových budov. Problém psaní textu bezpilotní helikoptérou formulujeme jako plánování přes více cílů a navrhujeme nový font vhodný pro tuto aplikaci. Helikoptéra poté musí při psaní nápisu letět podél zadaného textu s využitím navrhovaného fontu. Problém hledání cesty podél textu lze formulovat jako zobecnění problému obchodního cestujícího, kde trajektorie spojující jednotlivé segmenty písmen musí respektovat dynamická omezení helikoptéry. Na spojení segmentů písmen je použit model Dubinsova vozítka, který umožňuje průlet nalezené trajektorie konstantní rychlostí bez brzdících manévrů. Navržená metoda plánování byla otestována v realistickém simulátoru a experimenty ukazují její použitelnost pro vícerotorovou helikoptéru v úloze psaní textu.

This thesis describes the multi-goal path planning method for an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) feasible for the spray writing task. The motivation is to use an autonomous UAV for precise spray writing on, e.g., roofs of industrial buildings. We formulate the writing with the UAV as a multi-goal path planning problem, and therefore, a new font suitable for the multi-goal path planning has been designed. In order to perform writing, the UAV has to travel along the input text characters. The problem can be formulated as the generalized traveling salesman problem, in which trajectories between input text segments respect the UAV constraints. We employed the Dubins vehicle to connect input text segments that allow us to traverse the final trajectory on constant speed without sharp and braking maneuvers. The implemented method has been tested in a realistic simulation environment. The experiments showed that the proposed method is feasible for the considered multirotor UAV.