Physical A*: Graph-Based Search Algorithm for Robot Navigation On-the-Go
Kuupäev
2024
Autorid
Ajakirja pealkiri
Ajakirja ISSN
Köite pealkiri
Kirjastaja
Tartu Ülikool
Abstrakt
Robot navigation is commonly viewed as a trajectory planning problem, relying on a preexisting
map. However, the availability of a prior map can be problematic, especially in military
or rescue scenarios. This thesis elaborates on the concept of a two-level planning and navigation
algorithm called physical A* to address this problem, focusing typically in use cases where
a prior map is not known. Physical A* is an A* graph traversal where the robot physically
drives along the nodes of the graph. The graph is constructed on-the-go. A lower level planning
component proposes multiple waypoints stored as graph nodes. A higher level planner, with
a broader understanding of the geographical or spatial context computes the goal heuristic for
these nodes. Based on the goal heuristic, the waypoint with least cost is selected to explore
towards the goal. Physical A* mainly concentrates on exploring the waypoints that would lead
the robot towards the goal in the most optimal form.
Kirjeldus
Robotnavigeerimist käsitletakse tavaliselt trajektoori planeerimise ülesandena, mis toetub varem
loodud kaardile. Varasem kaardistamine võib aga olla probleemne näiteks militaar ja pääste kasutusjuhtude
puhul. Antud töö pakub nende olukordade jaoks välja lahenduse, mis põhineb
kahetasemelisel planeerimis- ja navigeerimisalgoritmil nimega Füüsiline A*. Füüsiline A* on
sarnane klassikalisele A* graafi läbimise algoritmile, ainult et graafi laiendamiseks läbib robot
graafi tippe reaalselt, füüsilises maailmas. Madalama taseme planeerija pakub välja potentsiaalseid
järgmiseid teekonnapunkte, milleni viib takistustevaba tee. Kõrgema taseme planeerija
hindab tõenäosust, millise teekonnapunkti kaudu jõuaks kõige kiiremini sihtkohani. Kombineerides
omavahel teekonnapunkti sõitmise teepikkust ja teekonnapunktist sihtkohta jõudmise
hinnangut valib Füüsiline A* välja kõige optimaalsema teekonnapunkti järgmiseks külastuseks.
Järk-järguline teekonnapunktide külastamine algoritmiliselt optimaalses järjekorras viib roboti
lõpuks sihtkohta.
Märksõnad
robot navigation, trajectory planning, physical A*, graph traversal, goal heuristic