Functional Voxel Modeling of a Path Planning Algorithm to a Target Based on R-Functions

Cover Page

Cite item

Abstract

This paper is devoted to analytical approaches to path planning with obstacles. Two analytical modeling principles are compared for obstacles in a scene: the methods of potentials and R-functional modeling. The functional voxel design principle of complex computational processes is presented on an illustrative example of modeling of the R-function for the union/intersection of the domains of two functions. The fundamentals of arithmetic operations over local geometrical characteristics describing the components of a homogeneous unit vector of a local function are discussed. The denormalization principle of such components is demonstrated for application in arithmetic operations constituting an R-function. The scene is modeled by the layout of concentric objects and a local function describing the target by a funnel surface at a given point. A dynamic formation algorithm is considered for the final local function of the union of the funnel and scene surfaces at a current point. The final local function is used to determine the components of the direction vector of gradient-based motion to the target.

About the authors

A. V Tolok

Trapeznikov Institute of Control Sciences, Russian Academy of Sciences

Email: tolok_61@mail.ru
Moscow, Russia

N. B Tolok

Trapeznikov Institute of Control Sciences, Russian Academy of Sciences

Email: nat_tolok@mail.ru
Moscow, Russia

References

  1. Ющенко А.С. Интеллектуальное планирование в деятельности роботов // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2005. – № 3. – С. 5–18.
  2. Лю В. Методы планирования пути в среде с препятствиями // Математика и математическое моделирование. – 2018. – № 01. – С. 15–58.
  3. Васильев С.Н., Локтев М.А., Толок А.В., Толок Н.Б. К планированию маршрутов в 3D-среде с многовариантной моделью // Труды СПИИРАН. – 2016. – Вып. 2 (45). – С. 5–25.
  4. Интеллектуальное планирование траекторий подвижных объектов в средах с препятствиями / Под. ред. В.Х. Пшихопова. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2014. – 300 с.
  5. Максименко-Шейко К.В. R-функции в математическом моделировании геометрических объектов и физических полей: Монография. – Харьков: ИПМаш НАН Украины, 2009. – 306 с.
  6. Рвачёв В.Л. Геометрические приложения алгебры логики. – Киев: Техника, 1967. – 212 с.
  7. Рвачёв В.Л., Шейко Т.И. Введение в теорию R-функций // Проблемы машиностроения. – 2001. – Т. 4. – № 1-2. – С. 46–58.
  8. Толок А.В. Локальная компьютерная геометрия. Уч. пособие. – М.: Ай Пи Ар Медиа, 2022. – 147 с.
  9. Толок А.В. Функционально-воксельный метод в компьютерном моделировании. – М.: Физматлит, 2016. – 112 с.
  10. Tolok A.V., Tolok N.B. Arithmetic in Functional-Voxel Modeling // Scientific Visualization. – 2022. – Vol. 14, no. 3. – P. 107–121. – URL: http://sv-journal.org/2022-3/08/en.pdf.
  11. Masłowski, A. Training in Military Robotics and EOD Unmanned Systems // NATO EOD Demonstrations and Trials 2014. – Trenčín, 2014. – URL: https://www.eodcoe.org/files/en/events/nato-eod-demonstrations-trials-2014/3-nato_eod_trencin-09_2014-maslowski-opt.pdf.
  12. Zhong, M., Yang, Y., Dessouky, Y., Postolache, O. Multi-AGV scheduling for conflict-free path planning in automated container terminals // Comput. Ind. Eng. – 2020. – Vol. 142. – Art. no. 106371.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).