Behawioralny algorytm koordynacji ruchu robotów mobilnych oparty na
modelu postępowania przemieszczających się osób
Na przestrzeni lat problem planowania dla grup autonomicznych robotów stanowi tematykę wielu artykułów oraz opracowań naukowych. Pomiędzy poszczególnymi uczestnikami ruchu brak jest jawnej komunikacji oraz nie występuje centralny planista koordynujący ich działania. Obserwacje te zainspirowały do stworzenia zdecentralizowanego algorytmu koordynacji ruchu robotów mobilnych bazującego na modelu postępowania przemieszczających się osób. Potrzeba autonomicznej koordynacji wielu obiektów oraz ich zarządzania stawia wysokie wymagania pod względem stabilności, skalowalności oraz elastyczności podczas tworzenia tego typu rozwiązań. Zastosowanie prostych reaktywnych kontrolerów stanowi remedium spełniające nakładane na algorytm ograniczenia. Rozwiązanie dostarcza metod wyznaczających bezkolizyjną ścieżkę ruchu, bazujących na bieżącej obserwacji otoczenia robota między innymi w: otwartej przestrzeni, wąskim przejściu czy wąskim korytarzu. Zamodelowane w kontrolerze zachowania zostały zainspirowane naturalnymi zjawiskami takimi jak: respekt do stojących wyżej w hierarchii społecznej, ustępowanie pierwszeństwa osobom wychodzącym z pomieszczenia czy ogólnie znane przepisy ruchu. Stworzone rozwiązanie zostało sprawdzone w symulacji oraz przy wykorzystaniu rzeczywistych robotów mobilnych CAPO. Wyniki przeprowadzonych eksperymentów zostały porównane z wynikami działania uznanej metody RVO.
Over the years, the problem of planning for groups of autonomous robots is the aim of many articles and scientific studies. Many researchers, both from the country and abroad, are looking for the methods of determining the collision-free trajectory of robots movement in a dynamically changing environment. The necessity of collision-free determination of the movement trajectory can be observed both among animals and people. Unrelated units, in a completely autonomous way, make decisions on choosing the movement trajectory while moving in a common space. There is no explicit communication between the individual participants of movement and there is no central planner coordinating their activities. Nevertheless, large groups of unrelated movement participants are able to coordinate their actions, taking into account the trajectory of other road users and performing the task entrusted to them. These observations have inspired me to create a decentralized algorithm for coordinating the movement of mobile robots based on the model of the behavior of moving people. The need of autonomous coordination of many objects and their management sets high requirements in terms of stability, scalability and flexibility when such solutions composition. The use of simple reactive controllers is a remedy that meets the limitations imposed on the algorithm. The solution provides methods for defining a collision-free path of movement, based on the current observation of the robot’s environment, including: open space, narrow passage or narrow corridor. Behaviors modeled in the controller have been inspired by natural phenomena such as respect for those standing higher in the social hierarchy, giving priority to people leaving the room or generally known traffic rules. The solution was tested in the simulation and using real mobile robots (on the created platform Czterokołowa Autonomiczna Platforma mObilna (CAPO)) as well. The experiments results were compared with the results of the recognized Reciprocal Velocity Obstacles (RVO) method. The method used to coordinate the robots movement gives promising results in the considered use cases, which can be further developed and optimized.
