Функционально-воксельное моделирование областей столкновения роботов

Автор(ы): Сычева А.А., Толок А.В.

Выпуск: 98

Рубрика: Управление подвижными объектами и навигация

Год: 2022

Библиография: Сычева А.А., Толок А.В. Функционально-воксельное моделирование областей столкновения роботов // Управление большими системами. Выпуск 98. М.: ИПУ РАН, 2022. С.60-78. DOI: https://doi.org/10.25728/ubs.2022.98.4

Дата опубликования: 31.07.2022

Ключевые слова: кривая Безье, мультиагентная система, функционально-воксельное моделирование, ORCA

Аннотация: Задачи избегания столкновения агентов при движении постоянно возникают в мультиагентных системах с децентрализованным управлением. Сложность в адаптации данных алгоритмов к реализации на мобильных платформах заключается в возрастающем объеме вычислений при увеличении количества рассматриваемых агентов. Решение данной задачи требует применения более простых вычислительных схем и соответствующих моделей. Классический алгоритм избегания столкновений ORCA основывается на взаимном расчете полуплоскостей возможного столкновения для каждой пары роботов-агентов, что является самым вычислительно затратным этапом алгоритма. Функционально-воксельный метод позволяет хранить в графических образах необходимые локальные геометрические характеристики искомой области, а также проводить большую часть расчетов заранее, благодаря чему возможно упростить проводимые вычисления и ускорить работу алгоритма. В статье предложено построение функционально-воксельной модели искомой геометрической области возможных столкновений агентов посредством интерполяции контура области с помощью кривых Безье. Локальное геометрическое моделирование кривых Безье осуществляется посредством нулевого отрезка на положительной области. Для моделирования динамического случая разработанной статической функционально-воксельной модели предложена четырехмерная графическая модель, осуществляющая распределение результатов моделирования статических случаев в пространственно-временных характеристиках.

Author(s): Sycheva A., Tolok A.

Article title: Functional-voxel modeling of robot collision areas

Issue: 98

Year: 2022

Keywords: Bezier curve, multi-agent system, functional-voxel modeling, ORCA

Abstract: The problem of avoiding collision between agents in motion constantly arises in multi-agent systems with decentralized control. As the number of moving agents increases, the amount of computation increases, which makes it difficult to adapt these algorithms for implementation on mobile platforms. The solution of this problem requires using simpler computational schemes and suitable models. The classical collision avoidance algorithm ORCA is based on mutual computation of half-planes of possible collision for each pair of agents, which is the most computationally expensive stage of the algorithm. The functional-voxel modelling will make it possible to store in graphical images the required local geometrical characteristics of the required geometrical region, as well as to perform most of the calculations in advance, thus simplifying the calculations and speeding up the algorithm. The paper presents a functional-voxel model of geometric region of possible collisions of agents by interpolation of the region's contour using Bezier curves. The local geometric modeling of B?zier curves is performed via a zero segment on the positive domain. A four-dimensional graphical model is proposed to simulate the dynamic case of the developed model. This model carries out the distribution of the results of static case modeling in space-time characteristics.