ST-FMT*: A Fast Optimal Global Motion Planning for Mobile Robot

计算机科学 等距 机器人 预处理器 移动机器人 趋同(经济学) 快速行进算法 过程(计算) 路径(计算) 模拟 运动规划 实时计算 计算机视觉 人工智能 工程类 计算机网络 机械工程 经济增长 操作系统 经济
作者
Zheng Wu,Yanjie Chen,Jinglin Liang,Bingwei He,Yaonan Wang
出处
期刊:IEEE Transactions on Industrial Electronics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:69 (4): 3854-3864 被引量:6
标识
DOI:10.1109/tie.2021.3075852
摘要

This article introduces a secure tunnel fast marching tree motion planning algorithm (ST-FMT*) to provide a secure and optimal path quickly for a mobile robot. The proposed ST-FMT* consists of preprocessing and exploring procedures, which are responsible for establishing a secure tunnel and optimizing the path, respectively. In the preprocessing process, the generalized Voronoi graph is adopted to build an equidistant roadmap and generates an initial collision-free solution rapidly. Then, a secure tunnel is established via the minimum distance from the obstacles to the initial solution to facilitate the concentration of sampling. In the exploration process, the FMT* with uniform sampling within the secure tunnel is utilized to find the optimal solution with high computational efficiency. The theoretical analyses of the ST-FMT* are provided. In a series of scenarios evaluation, the ST-FMT* exhibits fast convergence to the optimal solution in different environments. Besides, the effectiveness of the ST-FMT* is verified in a transportation experiment using a Turtlebot2 mobile robot.
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