Взаємозавадна швидкість

У робототехніці та плануванні руху, взаємозавадна швидкість (англ. Velocity Obstacle, зазвичай скорочено V.O) — це швидкість агента, яка призведе до зіткненні з іншим агентом в якийсь момент часу, за умови, що інший агент зберігає свою поточну швидкість[1]. Якщо агент вибирає швидкість всередині множини взаємозавданих швидкостей, то два агенти в кінцевому підсумку стикаються, якщо він вибирає швидкість поза взаємозавадними швидкостями, таке зіткнення гарантовано не відбувається[1]. Цей алгоритм запобігання зіткнень для агента було неодноразово пере відкрито і опубліковано під різними назвами: у 1989 році як підход бортового маневрування (англ. maneuvering-board approach)[2], у 1993 його було вперше представлено як «взаємозавадну швидкість»[3], у 1998 році, як зіткнення конусів[4] і у 2009 році заборонених карт швидкості[5]. Цей же алгоритм використовується у морській навігації з 1903 року[6].

The velocity obstacle VO_AB for a robot A, with position x_A, induced by another robot B, with position x_B and velocity v_B.

Взаємозавадна швидкість для агента спровокована агентом може бути описана як:

$VO_{A|B}=\{\mathbf {v} \,|\,\exists t>0:(\mathbf {v} -\mathbf {v} _{B})t\in D(\mathbf {x} _{B}-\mathbf {x} _{A},r_{A}+r_{B})\}$

де $A$ є радіус-вектором $\mathbf {x} _{A}$ з радіусом $r_{A}$ , а $B$ — радіус-вектором $\mathbf {x} _{B}$ з радіусом $r_{B}$ , та швидкістю $\mathbf {v} _{B}$ . $D(\mathbf {x} ,r)$ репрезентує круг перешкоди руху з центром $\mathbf {x}$ та радіусом $r$ .

Варіації алгоритму: загальна взаємозавадна швидкість (англ. common velocity obstacles - CVO)[7], часоконечні взаємозавадні швидкості (англ. finite-time-interval velocity obstacles - FVO)[8], узагальнені перешкоди швидкості (англ. generalized velocity obstacles - GVO)[9], гібридні взаємні перешкоди швидкості (англ. hybrid reciprocal velocity obstacles - HRVO)[10], нелінійні взаємозавадні швидкості (англ. nonlinear velocity obstacles - NLVO)[11], взаємні перешкоди швидкості (англ. reciprocal velocity obstacles - РВО)[12] і рекурсивно імовірнісні взаємозавадні швидкості (англ. recursive probabilistic velocity obstacles - PVO)[13].

References

Fiorini, P.; Shiller, Z. (July 1998). Motion planning in dynamic environments using velocity obstacles. The International Journal of Robotics Research (Thousand Oaks, Calif.: SAGE Publications) 17 (7): 760–772. ISSN 0278-3649. doi:10.1177/027836499801700706.
Tychonievich, L. P.; Zaret, D.; Mantegna, R.; Evans, R.; Muehle, E.; Martin, S. (1989). A maneuvering-board approach to path planning with moving obstacles International Joint conference on Artificial Intelligence (IJCAI). с. 1017–1021.
Fiorini, P.; Shiller, Z. (1993). Motion planning in dynamic environments using the relative velocity paradigm IEEE Conference on Robotics and Automation. с. 560–565.
Chakravarthy, A.; Ghose, D. (September 1998). Obstacle avoidance in a dynamic environment: A collision cone approach. IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics—Part A: Systems and Humans 28 (5): 562–574. doi:10.1109/3468.709600.
Damas, B.; Santos-Victor, J. (2009). Avoiding moving obstacles: the forbidden velocity map IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). с. 4393–4398.
Miller, F. S.; Everett, A. F. (1903). Instructions for the Use of Martin’s Mooring Board and Battenberg’s Course Indicator. Authority of the Lords of Commissioners of the Admirality.
Abe, Y.; Yoshiki, M. (November 2001). Collision avoidance method for multiple autonomous mobile agents by implicit cooperation IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 01). New York, N.Y.: IEEE. с. 1207–1212. doi:10.1109/IROS.2001.977147.
Guy, S. J.; Chhugani, J.; Kim, C.; Satish, N.; Lin, M.; Manocha, D.; Dubey, P. (August 2009). ClearPath: Highly parallel collision avoidance for multi-agent simulation ACM SIGGRAPH/Eurographics Symposium on Computer Animation (SCA 09). New York, N.Y.: ACM. с. 177–187. doi:10.1145/1599470.1599494.
Wilkie, D.; v.d. Berg, J.; Manocha, D. (October 2009). Generalized velocity obstacles IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 09). New York, N.Y.: IEEE. doi:10.1109/IROS.2009.5354175.
Snape, J.; v.d. Berg, J.; Guy, S. J.; Manocha, D. (October 2009). Independent navigation of multiple mobile robots with hybrid reciprocal velocity obstacles IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 09). New York, N.Y.: IEEE.
Large, F.; Sekhavat, S.; Shiller, Z.; Laugier, C. (December 2002). Using non-linear velocity obstacles to plan motions in a dynamic environment IEEE International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision (ICARCV 02). New York, N.Y.: IEEE. с. 734–739. doi:10.1109/ICARCV.2002.1238513.
v.d. Berg, J.; Lin, M.; Manocha, D. (May 2008). Reciprocal velocity obstacles for real-time multi-agent navigation IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 08). New York, N.Y.: IEEE. с. 1928–1935. doi:10.1109/ROBOT.2008.4543489.
Fulgenzi, C.; Spalanzani, A.; Laugier, C. (April 2007). Dynamic obstacle avoidance in uncertain environment combining PVOs and occupancy grid IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 07). New York, N.Y.: IEEE. с. 1610–1616. doi:10.1109/ROBOT.2007.363554.

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[fiorini98-1] Fiorini, P.; Shiller, Z. (July 1998). Motion planning in dynamic environments using velocity obstacles. The International Journal of Robotics Research (Thousand Oaks, Calif.: SAGE Publications) 17 (7): 760–772. ISSN 0278-3649. doi:10.1177/027836499801700706.

[tychonieivich89-2] Tychonievich, L. P.; Zaret, D.; Mantegna, R.; Evans, R.; Muehle, E.; Martin, S. (1989). A maneuvering-board approach to path planning with moving obstacles International Joint conference on Artificial Intelligence (IJCAI). с. 1017–1021.

[fiorini93-3] Fiorini, P.; Shiller, Z. (1993). Motion planning in dynamic environments using the relative velocity paradigm IEEE Conference on Robotics and Automation. с. 560–565.

[chakravarthy98-4] Chakravarthy, A.; Ghose, D. (September 1998). Obstacle avoidance in a dynamic environment: A collision cone approach. IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics—Part A: Systems and Humans 28 (5): 562–574. doi:10.1109/3468.709600.

[5] Damas, B.; Santos-Victor, J. (2009). Avoiding moving obstacles: the forbidden velocity map IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). с. 4393–4398.

[miller03-6] Miller, F. S.; Everett, A. F. (1903). Instructions for the Use of Martin’s Mooring Board and Battenberg’s Course Indicator. Authority of the Lords of Commissioners of the Admirality.

[7] Abe, Y.; Yoshiki, M. (November 2001). Collision avoidance method for multiple autonomous mobile agents by implicit cooperation IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 01). New York, N.Y.: IEEE. с. 1207–1212. doi:10.1109/IROS.2001.977147.

[8] Guy, S. J.; Chhugani, J.; Kim, C.; Satish, N.; Lin, M.; Manocha, D.; Dubey, P. (August 2009). ClearPath: Highly parallel collision avoidance for multi-agent simulation ACM SIGGRAPH/Eurographics Symposium on Computer Animation (SCA 09). New York, N.Y.: ACM. с. 177–187. doi:10.1145/1599470.1599494.

[9] Wilkie, D.; v.d. Berg, J.; Manocha, D. (October 2009). Generalized velocity obstacles IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 09). New York, N.Y.: IEEE. doi:10.1109/IROS.2009.5354175.

[10] Snape, J.; v.d. Berg, J.; Guy, S. J.; Manocha, D. (October 2009). Independent navigation of multiple mobile robots with hybrid reciprocal velocity obstacles IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 09). New York, N.Y.: IEEE.

[11] Large, F.; Sekhavat, S.; Shiller, Z.; Laugier, C. (December 2002). Using non-linear velocity obstacles to plan motions in a dynamic environment IEEE International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision (ICARCV 02). New York, N.Y.: IEEE. с. 734–739. doi:10.1109/ICARCV.2002.1238513.

[12] v.d. Berg, J.; Lin, M.; Manocha, D. (May 2008). Reciprocal velocity obstacles for real-time multi-agent navigation IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 08). New York, N.Y.: IEEE. с. 1928–1935. doi:10.1109/ROBOT.2008.4543489.

[13] Fulgenzi, C.; Spalanzani, A.; Laugier, C. (April 2007). Dynamic obstacle avoidance in uncertain environment combining PVOs and occupancy grid IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 07). New York, N.Y.: IEEE. с. 1610–1616. doi:10.1109/ROBOT.2007.363554.