Plánování optimálních trajektorií přes více cílů pro neholonomní robotické systémy s omezenou manévrovatelností
Cíle projektu
Cílem projektu je rozvoj metod plánování trajektorií pro neholonomní robotické systémy motivované dvěma základními aplikačními scénáři a to plánování misí pro vzdušné prostředky a plánování pro robotickou laparoskopickou chirurgii. V obou případech je totiž na trajektorii robotu nebo nástroje kladen požadavek minimální křivosti, který vyplývá z kinematických vlastností systému. V obou případech se také jedná o problém plánování trajektorie přes více cílů, který zahrnuje nejen hledání optimálního tvaru trajektorie, ale také určení optimálního pořadí navštívení požadovaných oblastí. Jedná se tak o výpočetně náročný problém, který kombinuje kombinatorickou optimalizaci určení pořadí navštívení oblastí se spojitou optimalizací více proměnných definující požadovanou trajektorii, ale také určení konkrétních místa navštívení požadovaných oblastí. Projekt navazuje na současné výsledky řešitelského kolektivu v úloze optimálního plánování trajektorií přes více cílů pro neholonomní systémy s využitím modelu Dubinsova vozidla, ale s předem daným pořadím navštívení. V projektu si klademe za cíl využít existujícího řešení založeného na těsném odhadu dolní meze ceny řešení v úloze rozšířené o hledání optimálního pořadí navštívení. V projektu uvažujeme propojení řešení kombinatorické optimalizace metodami větví a mezí doplněné o efektivní určení řezných rovin vycházející z dolní a horní meze délky množných trajektorií. V další části projektu je uvažováno rozšíření navrženého postupu řešení o obecný model neholonomních systémů založený na vzorkovacích metodách plánování pohybu, které budou studovány v izraelské části projektu.
Klíčová slova
Artificial IntelligenceMulti-Goal PlanningMotion PlanningAerial VehiclesSurgical Robotics
Veřejná podpora
Poskytovatel
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
Program
INTER-EXCELLENCE
Veřejná soutěž
INTER-EXCELLENCE 21 (SMSM2019LTAIZ)
Hlavní účastníci
České vysoké učení technické v Praze / Fakulta elektrotechnická
Druh soutěže
VS - Veřejná soutěž
Číslo smlouvy
LTAIZ19013
Alternativní jazyk
Název projektu anglicky
Towards Optimal Curvature-Constrained Tours in Robotic Applications
Anotace anglicky
The goal of the project is to develop a multi-goal planning framework to provide optimal or near-optimal curvature-constrained tours in robotic applications particularly motivated by mission planning for unmanned aerial vehicles and motion planning of steerable needle. Through the project objectives, we aim to deliver a computationally efficient solution to the particular robotic variants of the traveling salesman problem in which individual tours respect motion constraints of real robotic systems. In particular, we will focus on relatively small instances of the computationally challenging planning problem with the specific aim to deliver tight lower bounds and solution quality estimation.
Vědní obory
Kategorie VaV
VV - Experimentální vývoj
OECD FORD - hlavní obor
20204 - Robotics and automatic control
OECD FORD - vedlejší obor
20204 - Robotics and automatic control
OECD FORD - další vedlejší obor
20204 - Robotics and automatic control
CEP - odpovídající obory
(dle převodníku)JD - Využití počítačů, robotika a její aplikace
Hodnocení dokončeného projektu
Hodnocení poskytovatelem
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Zhodnocení výsledků projektu
V závěrečné etapě řešení projektu byla publikována řešení úlohy Max-DIP v plánování cest přes více cílů pro Dubinsova vozidlo a plánování pohybu pro systémy s omezenou křivostí v prostředí s překážkami. Stěžejním výsledkem je návrh optimálního řešení úlohy plánování cest přes více diskových cílů pro Dubinsovo vozidlo s využitím metody větví a mezí. Dále byly publikovány dvě metody tvorby bezpečných koridorů trajektorií minimalizující riziko v případě poruchy a pádu po balistické křivce s garancí bezpečného klouzavého letu na místo přistání při poruše typu celková ztráta tahu.
Termíny řešení
Zahájení řešení
1. 9. 2019
Ukončení řešení
31. 12. 2022
Poslední stav řešení
U - Ukončený projekt
Poslední uvolnění podpory
24. 2. 2022
Dodání dat do CEP
Důvěrnost údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Systémové označení dodávky dat
CEP23-MSM-LT-U
Datum dodání záznamu
30. 6. 2023
Finance
Celkové uznané náklady
3 725 tis. Kč
Výše podpory ze státního rozpočtu
3 725 tis. Kč
Ostatní veřejné zdroje financování
0 tis. Kč
Neveřejné tuz. a zahr. zdroje finan.
0 tis. Kč
Základní informace
Uznané náklady
3 725 tis. Kč
Statní podpora
3 725 tis. Kč
100%
Poskytovatel
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
OECD FORD
Robotics and automatic control
Doba řešení
01. 09. 2019 - 31. 12. 2022