Текущий выпуск Номер 6, 2025 Том 17

Все выпуски

[ Switch to English ]

Влияние пространственного разрешения на оптимальность пути мобильного робота в двумерных решеточных моделях

Москалев П.В., Стебулянин М.М., Мягков А.С.
 pdf (712K)

В данной работе исследуется влияние пространственного разрешения дискретизированного (решеточного) представления рабочего пространства на эффективность и корректность поиска оптимального пути в сложных условиях. Рассматриваются сценарии, характеризующиеся возможным наличием узких проходов, неоднородным распределением препятствий и зонами повышенных требований к безопасности в непосредственной окрестности от препятствий. Несмотря на широкое применение решеточных представлений рабочего пространства в робототехнике благодаря их совместимости с сенсорными данными и поддержке классических алгоритмов планирования траекторий, разрешение этих решеток оказывает существенное влияние как на достижимость цели, так и на показатели оптимального пути. Предлагается алгоритм, сочетающий анализ связности пространства, оптимизацию траектории и геометрическое уточнение безопасности. На первом этапе с помощью обобщения алгоритма Лиса (Leath) оценивается достижимость целевой точки путем выявления связной компоненты, содержащей стартовую позицию. При подтверждении достижимости целевой точки на втором этапе алгоритм A* применяется к узлам данной компоненты для построения пути, минимизирующего одновременно как длину пути, так и риск столкновения. На третьем этапе для узлов, расположенных в зонах безопасности, осуществляется уточненная оценка расстояния до препятствий с помощью комбинации алгоритмов Гилберта – Джонсона – Кирти (GJK) и расширяющегося многогранника (EPA). Экспериментальный анализ позволил выявить нелинейную зависимость вероятности существования и эффективности оптимального пути от параметров решетки. В частности, снижение пространственного разрешения решетки повышает вероятность потери связности и недостижимости цели, а увеличение ее пространственного разрешения влечет рост вычислительной сложности без пропорционального улучшения характеристик оптимального пути.

Ключевые слова: мобильный робот, поиск оптимального пути, решеточная перколяция, перколяционный кластер, алгоритм Лиса, алгоритм A*, алгоритм Гилберта – Джонсона – Кирти, алгоритм расширяющегося многогранника
Цитата: Москалев П.В., Стебулянин М.М., Мягков А.С. Влияние пространственного разрешения на оптимальность пути мобильного робота в двумерных решеточных моделях // Компьютерные исследования и моделирование, 2025, т. 17, № 6, с. 1131-1148
Citation in English: Moskalev P.V., Stebulyanin M.M., Myagkov A.S. Impact of spatial resolution on mobile robot path optimality in two-dimensional lattice models // Computer Research and Modeling, 2025, vol. 17, no. 6, pp. 1131-1148
DOI: 10.20537/2076-7633-2025-17-6-1131-1148
URL: http://crm.ics.org.ru/journal/article/3671/
Creative Commons License Статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Unported License.

Copyright © 2025 Москалев П.В., Стебулянин М.М., Мягков А.С.

Журнал индексируется в Scopus

Полнотекстовая версия журнала доступна также на сайте научной электронной библиотеки eLIBRARY.RU

Журнал входит в систему  Российского индекса научного цитирования.

Журнал включен в базу данных Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science

Международная Междисциплинарная Конференция "Математика. Компьютер. Образование"

Международная Междисциплинарная Конференция МАТЕМАТИКА. КОМПЬЮТЕР. ОБРАЗОВАНИЕ.

Website Copyright © 2009–2025 Институт компьютерных исследований