Wavefront Propagation and Fuzzy Based Autonomous Navigation

Path planning and obstacle avoidance are the two major issues in any navigation system. Wavefront propagation algorithm, as a good path planner, can be used to determine an optimal path. Obstacle avoidance can be achieved using possibility theory. Combining these two functions enable a robot to autonomously navigate to its destination. This paper presents the approach and results in implementing an autonomous navigation system for an indoor mobile robot. The system developed is based on a laser sensor used to retrieve data to update a two dimensional world model of therobot environment. Waypoints in the path are incorporated into the obstacle avoidance. Features such as ageing of objects and smooth motion planning are implemented to enhance efficiency and also to cater for dynamic environments

Neural Sensor Fusion for Spatial Visualization on a Mobile Robot

An ARTMAP neural network is used to integrate visual information and ultrasonic sensory information on a B 14 mobile robot. Training samples for the neural network are acquired without human intervention. Sensory snapshots are retrospectively associated with the distance to the wall, provided by on~ board odomctry as the robot travels in a straight line. The goal is to produce a more accurate measure of distance than is provided by the raw sensors. The neural network effectively combines sensory sources both within and between modalities. The improved distance percept is used to produce occupancy grid visualizations of the robot's environment. The maps produced point to specific problems of raw sensory information processing and demonstrate the benefits of using a neural network system for sensor fusion.Office of Naval Research and Naval Research Laboratory (00014-96-1-0772, 00014-95-1-0409, 00014-95-0657

Quantum Robot: Structure, Algorithms and Applications

A kind of brand-new robot, quantum robot, is proposed through fusing quantum theory with robot technology. Quantum robot is essentially a complex quantum system and it is generally composed of three fundamental parts: MQCU (multi quantum computing units), quantum controller/actuator, and information acquisition units. Corresponding to the system structure, several learning control algorithms including quantum searching algorithm and quantum reinforcement learning are presented for quantum robot. The theoretic results show that quantum robot can reduce the complexity of O(N^2) in traditional robot to O(N^(3/2)) using quantum searching algorithm, and the simulation results demonstrate that quantum robot is also superior to traditional robot in efficient learning by novel quantum reinforcement learning algorithm. Considering the advantages of quantum robot, its some potential important applications are also analyzed and prospected.Comment: 19 pages, 4 figures, 2 table

Computational intelligence approaches to robotics, automation, and control [Volume guest editors]

No abstract available

Expert Systems and Advanced Algorithms in Mobile Robots Path Planning

Metody plánování pohybu jsou významnou součástí robotiky, resp. mobilních robotických platforem. Technicky je realizace plánování pohybu z globální úrovně převedena do posloupnosti akcí na úrovni specifické robotické platformy a definovaného prostředí, včetně omezení. V rámci této práce byla provedena recenze mnoha metod určených pro plánování cest, přičemž hlavním těžištěm byly metody založené na tzv. rychle rostoucích stromech (RRT), prostorovém rozkladu (CD) a využití fuzzy expertních systémů (FES). Dosažené výsledky, resp. prezentované algoritmy, využívají dostupné informace z pracovního prostoru mobilního robotu a jsou aplikovatelné na řešení globální pohybové trajektorie mobilních robotů, resp. k řešení specifických problémů plánování cest s omezením typu úzké koridory či překážky s proměnnou polohou v čase. V práci jsou představeny nové plánovací postupy využívající výhod algoritmů RRT a CD. Navržené metody jsou navíc efektivně rozšířeny s využitím fuzzy expertního systému, který zlepšuje jejich chování. Práce rovněž prezentuje řešení pro plánovací problémy typu identifikace úzkých koridorů, či významných oblastí prostoru řešení s využitím přístupů na bázi dekompozice prostoru. V řešeních jsou částečně zahrnuty sub-optimalizace nalezených cest založené na zkracování nalezené cesty a vyhlazování cesty, resp. nahrazení trajektorie hladkou křivkou, respektující lépe předpokládanou dynamiku mobilního zařízení. Všechny prezentované metody byly implementovány v prostředí Matlab, které sloužilo k simulačnímu ověření efektivnosti vlastních i převzatých metod a k návrhu prostoru řešení včetně omezení (překážky). Získané výsledky byly vyhodnoceny s využitím statistických přístupů v prostředí Minitab a Matlab.Motion planning is an active field in robotics domain, it is responsible for translating high-level specifications of a motion task into low-level sequences of motion commands, which respect the robot and the environments constraints. In this work many path-planning approaches have been reviewed, mainly, the rapidly exploring random tree algorithm (RRT), the cell decomposition approaches (CD), and the application of fuzzy expert system (FES) in motion planning. These approaches have been adapted to solve some of mobile robots motion-planning problems efficiently, i.e. motion planning in small and narrow areas, the global path planning in dynamic workspace, and the improvement of planning efficiency using available information about the working environments. New planning approaches have been introduced based on exploiting and combining the advantages of cell-decomposition, and RRT, in addition to use other tools i.e. fuzzy expert system, to increase the efficiency and completeness of finding a solution. This thesis also proposed solutions for other motion-planning problems, for example the identification of narrow area and the important regions when using sampling-based algorithms, the path shortening for RRT, and the problem of planning a safe path. All proposed methods were implemented and simulated in Matlab to compare them with other methods, in different workspaces and under different conditions. Moreover, the results are evaluated by statistical methods using Matlab and Minitab environments.

Proceedings of the 4th field robot event 2006, Stuttgart/Hohenheim, Germany, 23-24th June 2006

Zeer uitgebreid verslag van het 4e Fieldrobotevent, dat gehouden werd op 23 en 24 juni 2006 in Stuttgart/Hohenhei