Thesis - RWTH Aachen University

136 6.5 Geometrische Planung
6.5.1 Pfadplanung für die mobile Plattform
Mit der Pfadplanung ist es möglich, Wege von einem Start- zu einem Zielpunkt für die mobile Plattform
zu berechnen. Beim eingesetzten Pfadplaner handelt es sich um ein Probabilistic Roadmap
Verfahren, das auf dem im Abschnitt 4.3.2 beschriebenen Pfadsucheansatz basiert. Allerdings findet
hier die Pfadsuche im zweidimensionalen Raum statt, da nur die Bewegung der Plattform zu berücksichtigen
ist. Die geometrische Darstellung der Einsatzumgebung (Abbildung 6.3) liegt als Karte 3 in
der Weltdatenbank vor.
In der Karte wird die Umgebung durch eine Menge von Freiräumen, in denen sich der Roboter bewegen
kann, und eine Menge von Hindernissen dargestellt. Es ist möglich, Wege innerhalb eines
eingeschränkten Teilbereiches des Raumes zu berechnen, um so den Rechenaufwand zu reduzieren
(Abbildung 6.4).
Berechnungsraum
Freiraum
Hindernisse
Startpunkt
Zielpunkt
Berechneter Pfad
Abbildung 6.4: Beispiel der Pfadberechnung in einer zweidimensionalen Karte des Lehrstuhls für
Technische Informatik.
Bei der Planung muss der gefundene Pfad zum Ziel im Freiraum liegen, wobei es günstig ist, einen
Abstand zu Hindernissen zu wahren, da die Möglichkeit für kurzfristige Ausweichmanöver in der
Nähe von Hindernissen stark eingeschränkt ist. Daher ist ein Kompromiss zwischen Hindernisabstand
und optimaler Weglänge notwendig. Dies geschieht über die Gewichtungsfunktion aus Gleichung
4.34, die die Pfadabschnitte auch bezüglich ihrer Distanz zum nächsten Hindernis bewertet.
So ist beispielsweise in Abbildungen 6.5a und 6.5b ein Szenario mit zwei Gängen dargestellt. Beide
Gänge sind in der Mitte verbunden; in der linken Hälfte ist der obere Gang enger als der untere Gang,
während in der rechten Hälfte der untere Gang weniger Platz zum Manövrieren der Plattform zur
Verfügung stellt als der obere. In Abbildung 6.5a berechnet das Planungsverfahren einen Weg, der
in beiden Hälften durch den jeweils breiteren Gang führt. Dabei wechselt er in der Mitte den Gang,
da in engen Fluren eher Probleme durch unbekannte Hindernisse zu erwarten sind als in breiteren
Fluren. In Abbildung 6.5b ist der obere Gang in der rechten Hälfte teilweise versperrt. Das Verfahren
plant deswegen den Weg durch den unteren Gang, der mehr Freiraum zum Manövrieren der Plattform
anbietet.
3 Auf eine Aktualisierung der Karte anhand der Sensordaten wurde verzichtet, da die Aktualisierung für das Testsze-
nario unnötig ist.