Chia sẻ bài báo qua Email THUẬT TOÁN TRÁNH VA CHẠM THỜI GIAN THỰC CHO ROBOT TỰ HÀNH DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP TIMED ELASTIC BAND (TEB)
Thông tin bài báo
Ngày nhận bài: 11/12/25 Ngày hoàn thiện: 31/12/25 Ngày đăng: 31/12/25Các tác giả
1. Nông Minh Ngọc
, Đại học Thái Nguyên2. Đỗ Năng Toàn, Viện Công nghệ thông tin - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Tóm tắt
Trong bối cảnh Cách mạng Công nghiệp 4.0, yêu cầu điều hướng an toàn và tối ưu thời gian thực đặt ra thách thức lớn đối với các hệ thống Robot tự hành và Xe dẫn hướng tự động. Các phương pháp lập kế hoạch cục bộ dựa trên cân bằng lực, như Elastic Force, dù phản ứng nhanh nhưng còn hạn chế trước các môi trường phức tạp và khó tích hợp ràng buộc động học. Bài báo đề xuất chuyển dịch từ mô hình dựa trên lực sang phương pháp tối ưu hóa phi tuyến dựa trên đồ thị thông qua thuật toán Timed Elastic Band. Bằng cách biểu diễn quỹ đạo dưới dạng Hyper-graph và tối ưu đồng thời trạng thái và thời gian, Timed Elastic Band giải quyết hiệu quả bài toán đa mục tiêu trong lập kế hoạch cục bộ. Kết quả cho thấy Timed Elastic Band vượt trội so với các phương pháp truyền thống, đồng thời cung cấp giải pháp khả thi cho việc nâng cấp hệ thống điều hướng robot với sự cân bằng tối ưu giữa an toàn, độ mượt và hiệu suất thời gian thực.
Từ khóa
Toàn văn:
PDFTài liệu tham khảo
[1] J. Wen, L. He, and F. Zhu, "Swarm robotics control and communications: Imminent challenges for next generation smart logistics," IEEE Communications Magazine, vol. 56, no. 7, pp. 102-107, 2018.
[2] M. Köseoğlu, O. M. Çelik, and Ö. Pektaş, "Design of an autonomous mobile robot based on ROS," in 2017 International Artificial Intelligence and Data Processing Symposium (IDAP), 2017, pp. 1-5.
[3] P. K. Panigrahi and S. K. Bisoy, "Localization strategies for autonomous mobile robots: A review," Journal of King Saud University - Computer and Information Sciences, vol. 34, no. 8, pp. 6019-6039, 2022.
[4] T. Rybus, "Obstacle avoidance in space robotics: Review of major challenges and proposed solutions," Progress in Aerospace Sciences, vol. 101, pp. 31-48, 2018.
[5] M. Abed, I. S. Otti, and A. H. Ali, "A Review on Path Planning Algorithms for Mobile Robots," Engineering and Technology Journal, vol. 39, no. 5, pp. 804-820, 2021.
[6] M. N. Nong, N. T. Do, V. Q. Vu, and N. V. Ngo, "Obstacle Avoidance Algorithm Based on the Probability of Collision," International Journal of Engineering Trends and Technology (IJETT), vol. 71, no. 3, pp. 234-242, 2023.
[7] F. Rubio, F. Valero, and C. Llopis-Albert, "A review of mobile robots: Concepts, methods, theoretical framework, and applications," International Journal of Advanced Robotic Systems, vol. 16, no. 2, pp. 1-13, 2019.
[8] F. A. Raheem and U. I. Hameed, "Interactive heuristic D* path planning solution based on PSO for two-link robotic arm in dynamic environment," World Journal of Engineering and Technology, vol. 7, no. 1, pp. 80-99, 2018.
[9] S. Kockara, T. Halic, K. Iqbal, C. Bayrak, and R. Rowe, "Collision detection: A survey," in 2007 IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics, 2007, pp. 4046-4051.
[10] O. Khatib, "Real-time obstacle avoidance for manipulators and mobile robots," The International Journal of Robotics Research, vol. 5, no. 1, pp. 90-98, 1986.
[11] S. M. H. Rostami et al., "Obstacle avoidance of mobile robots using modified artificial potential field algorithm," EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, vol. 2019, no. 1, pp. 1-19, 2019.
[12] R. Kala, "Potential-Based Planning," in On-Road Intelligent Vehicles, pp. 318-356, 2016.
[13] S. Quinlan and O. Khatib, "Elastic bands: Connecting path planning and control," in Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 1993, pp. 802-807.
[14] T. Kot and P. H. Chang, "Using Elastic Bands for Collision Avoidance in Collaborative Robotics," IEEE Access, vol. 10, pp. 106972 - 106987, 2022.
[15] P. Corke, J. Trevelyan, O. Brock, and O. Khatib, "Elastic strips: A framework for integrated planning and execution," in Experimental Robotics VI, 2000, pp. 329-338.
[16] K. Hyun, M. N. Nong, and M. A. Ali, "A real time collision avoidance algorithm for mobile robot based on elastic force," International Journal of Mechanical and Mechatronics Engineering, vol. 2, no. 5, pp. 666-669, 2008.
[17] K. Hyun, M. N. Nong, M. A. Ali, and S. Jung, "A real time collision avoidance algorithm for mobile robot based on elastic force," International Journal of Aerospace and Mechanical Engineering, vol. 2, no. 4, pp. 230-234, 2008.
[18] A. N. A. Rafai, H. A. F. Mohamed, H. E. A. Ibrahim, and A. A. Ahmed, "A Review on Path Planning and Obstacle Avoidance Algorithms for Autonomous Mobile Robots," Journal of Robotics, vol. 2022, pp. 1-14, 2022.
[19] B. K. Patle, D. R. K. Parhi, A. Jagadeesh, and S. K. Kashyap, "A review: On path planning strategies for navigation of mobile robot," Defence Technology, vol. 15, no. 4, pp. 582-606, 2019.
[20] S. Ishihara, M. Kanai, R. Narikawa, and T. Ohtsuka, "A Proposal of Path Planning for Robots in Warehouses by Model Predictive Control without Using Global Paths," IFAC-PapersOnLine, vol. 55, no. 37, pp. 573-578, 2022.
[21] H. Xu, Z. Yu, X. Lu, S. Wang, S. Li, and S. Wang, "Model predictive control-based path tracking control for automatic guided vehicles," in 2020 4th CAA International Conference on Vehicular Control and Intelligence (CVCI), 2020, pp. 627-632.
[22] C. Rösmann, W. Feiten, T. Wösch, F. Hoffmann, and T. Bertram, "Integrated trajectory planning and control for a nonholonomic mobile robot using timed elastic bands," in IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2015, pp. 1315-1320.
[23] J. Wu, X. Ma, T. Peng, and H. Wang, “An improved timed elastic band (TEB) algorithm of autonomous ground vehicle (AGV) in complex environment,” Sensors, vol. 21, no. 24, 2021, Art. no. 8312.
[24] N. Persson, M. C. Ekström, M. Ekström, and A. V. Papadopoulos, “On the initialization problem for timed-elastic bands,” IFAC-PapersOnLine, vol. 56, no. 2, pp. 11802-11807, 2023.
[25] L. Chen, R. Liu, D. Jia, S. Xian, and G. Ma, "Improvement of the TEB Algorithm for Local Path Planning of Car-like Mobile Robots Based on Fuzzy Logic Control," Actuators, vol. 14, no. 1, 2025, Art. no. 12.
[26] G. Kulathunga, A. Yilmaz, Z. Huang, I. Hroob, H. Arunachalam, L. Guevara, A. Klimchik, G. Cielniak, and M. Hanheide, "Resilient Timed Elastic Band Planner for Collision-Free Navigation in Unknown Environments," arXiv preprint arXiv:2412.03174, 2024.
DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.14209
Các bài báo tham chiếu
- Hiện tại không có bài báo tham chiếu