Algoritm de planificare și urmărire a unui traseu pentru o mașină autonomă

Abstract

Proiectul a fost dezvoltat în urma participării la concursul internațional Bosch Future Mobility Challenge. Scopul participării la acest concurs a fost familiarizarea cu algoritmii și tehnologiile utilizate în practica mașinilor autonome. Au fost studiate și integrate metode deja existente și implementate soluții proprii în vederea dezvoltării unui sistem de navigare autonomă pentru o mașină-robot. Proiectul este structurat pe 6 capitole. În capitolul 1 s-a făcut o prezentare a echipamentului hardware. Componentele au fost organizate într-o arhitectură pe nivele în funcție de tipul și rolul fiecăreia. A fost ilustrat modul de conectare prin diagrame și au fost evidențiate principiile de funcționare. În capitolul 2 este descrisă suita ROS, care a făcut posibilă comunicarea facilă între procese, sunt prezentate instrumentele software, bibliotecile și pachetele utilizate, mediul de simulare și modul în care este structurat programul software. În capitolul 3 este abordată problema planificării generale a traseului. Datele conținute în harta topologică a pistei au fost utilizate pentru a obține traseul optim de la locația de pornire la locația de destinație, ținând cont de anumite locații-cheie selectate. S-a făcut o prezentare a algoritmului lui Dijkstra, care a stat la baza soluției de planificare. În capitolul 4 este abordată problema menținerii bezii de circulație. Soluția implică identificarea și localizarea marcajelor de bandă în imagine utilizând tehnici de procesare a imaginilor și verificarea detecției luând în considerare detectiile anterioare și anumite tolerante calculate la începutul cursei autonome, precum și implmentarea unui algoritm de control al direcției prin utilizarea regulatorului PID astfel încât poziția robotului să fie menținută cât mai aproape de mijlocul benzii de circulație. În capitolul 5 este tratată problema navigării în intersecții. Problema a inclus atât detecția și localizarea intersecției, cât și generarea și urmărirea traiectoriei care să conducă robotul de la punctul de plecare al intersecției până la punctul în care începe următorul segment de drum. Soluția abordată pentru identificarea intersecțiilor include informațiile obținute din imagine, prin detecția liniei de oprire, dar și informațiile topologice, generarea traiectoriei folosește curbe Bézier, a fost descris modul în care acestea au fost integrate, urmărirea traiectoriei a integrat algoritmul de control lateral Pure Pursuit. In capitolul 6 sunt prezentate rezultatele obținute și evaluările de performanță.