Multi-Robot Navigation in Logistics Applications

Abstract

Der Markt für autonome mobile Roboter hat in den letzten acht Jahren ein erhebliches Wachstum erlebt und wird voraussichtlich noch weiter wachsen. Insbesondere der Logistiksektor trägt wesentlich zu dieser Entwicklung bei. Der Einsatz autonomer mobiler Roboter hat im Vergleich zu menschlichen Arbeitskräften mehrere Vorteile: niedrigere Betriebskosten, bessere Effizienz und geringere Fehlerquote. Aber auch die Arbeitnehmer profitieren von dieser Entwicklung, denn die physische und psychische Belastung der Logistikmitarbeiter kann erheblich sein. Aus diesem Grund hat sich die Branche den Robotern zugewandt. Die Robocup Logistics League wurde ins Leben gerufen, um Fortschritte auf dem Gebiet der Robotik zu erzielen, und simuliert eine intelligente Fabrik, in der mit Hilfe von Teams aus mehreren Robotern, Produkte mit geringer Stückzahl oder mit hoher Varianz hergestellt werden. Mit der Schaffung einer Multi-Roboter-Simulation für die Liga steht eine risikofreie und sichere virtuelle Testumgebung zur Verfügung, die es Entwicklern ermöglicht, neue Strategien ohne physischen Zugang zur Umgebung oder zu den Robotern zu testen. Darüber hinaus wurde ein System zum Informationsaustausch geschaffen, das die Zusammenarbeit und Kommunikation innerhalb des Teams verbessert. Die Roboter haben zudem Zugriff auf die Position und LiDAR-Sensoren ihrer Teamkollegen. Außerdem wurde ein Vergleich zwischen zwei Algorithmen zur Kollisionsvermeidung durchgeführt: Save Interval Path Planning und Conflict Based Search. Obwohl Conflict Based Search zunächst bessere Ergebnisse zeigte, kann dieser nicht als der besser geeignete Algorithmus eingestuft werden. Ein Fehler in der Implementation des Save Interval Path Planning die Ergebnisse unschlüssig macht.The market for autonomous mobile robots has experienced significant growth in the past eight years and is expected to grow even further. Especially, the logistics sector is a major contributor to this development. The use of autonomous mobile robots has several advantages in comparison to human workforce: decreased operational cost, increased efficiency and reduced error rates. However, employees also benefit from this development, as the physical and mental strain on logistics workers can be considerable. As such, the industry has turned to robots. The Robocup Logistics League was created to promote advances in the field of robotics and simulates a smart factory producing low volume or high variance products using teams of multiple robots. With the creation of a multi-robot simulation for the league, a risk free and safe virtual testing environment is available, allowing developers to test new strategies without physical access to the environment or the robots. Furthermore, an information sharing system was created enhancing the cooperation and communication within the team. The robots have access to the position and LiDAR sensors of their teammates. Finally, a comparison between two collision avoidance algorithms was conducted, Save Interval Path Planning and Conflict Based Search. Despite initially showing better results, Conflict Based Search cannot be determined the better suited algorithm. An error, which was only identified later, rendered the results of the Save Interval Path Planning algorithm inconclusive.by: Filipp BrouardMasterarbeit Fachhochschule Technikum Wien 202