Tese de doutoramento Engineering Design and Advanced Manufacturing Leaders for Technical IndustriesThe new TWIN-RRT* algorithm solves a motion planning problem in which an agent has
multiple possible targets where none of them is compulsory, and retrieves feasible, ―low cost‖,
asymptotically optimal and probabilistically complete paths. The TWIN-RRT* algorithm solves
path planning problems for both holonomic and non-holonomic robots with or without
kinodynamic constraints in a 2D environment, but it was designed to work as well with higher
DOF agents and different applications. The new algorithm provides a practical implementation of
feasible and fast planning especially where a closed loop is required. Initial and final
configurations are allowed to be exactly the same. The TWIN-RRT* algorithm computes an
efficient path for one sole agent towards multiple targets where none of them is mandatory. It
inherits the low computational cost, probabilistic completeness and asymptotical optimality from
RRT*. It uses efficiency as cost function, which can be adapted depending on the application.
The TWIN-RRT* complies both with kinodynamic constraints and different cost functions. It was
developed to solve a real problem where a robot has to collect golf balls in a driving range, where
thousands of balls accumulate every day. This thesis is part of a bigger project, Golfminho, to
develop an autonomous robot capable of efficiently collecting balls in a golf practice field.O novo algoritmo TWIN-RRT* resolve problemas de planeamento de trajetórias em que um
agente tem múltiplos alvos, onde nenhum deles é obrigatório, e produz um plano exequível, de
"baixo custo" computacional, assintoticamente ótimo e probabilisticamente completo. O TWINRRT*
resolve problemas de planeamento de trajetórias tanto para robôs holonómicos como não
holonómicos com ou sem restrições cinemáticas e/ou dinâmicas num ambiente 2D, mas foi
projetado para funcionar também com agentes com maiores graus de liberdade e em diferentes
aplicações. O novo algoritmo fornece uma implementação prática de um planeamento viável e
rápido, especialmente quando é necessário produzir uma trajetória fechada. As configurações
iniciais e finais podem ser exatamente iguais. O algoritmo TWIN-RRT* calcula um caminho
eficiente para um agente único em direção a múltiplos alvos, onde nenhum deles é obrigatório.
Herda o baixo custo computacional, integralidade probabilística e otimização assintótica do
RRT*. Usa a eficiência como função de custo, que pode ser adaptada em função das diferentes
aplicações. Para além de diferentes funções de custo, o TWIN-RRT* também mostra
conformidade com restrições cinemáticas. Foi desenvolvido para resolver um problema real em
que um robô tem que recolher bolas de golfe num Driving Range, onde se acumulam milhares
de bolas de golfe por dia. Esta tese é parte integrante do projeto Golfminho, para o
desenvolvimento de um robô autónomo capaz de recolher eficientemente bolas num campo de
práticas de golfe.Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) for the PhD grant nº. SFRH/BD/43008/2008
