Theta*와 최적의 Bézier 곡선을 이용한 통합 경로계획 = Integrated Path Planning Using Theta* and Optimal Bézier Curves

국문 초록 (Abstract)

본 논문는 Theta* 및 Piecewise Bézier 곡선을 활용한 경로계획 기법을 제안한다. Theta*는 전방향 경로계획으로 기확보된 지도 내에서 무인 이동체의 초기위치로부터 목표점까지의 경로를 생성한다. 그러나 이는 실시간으로 반영되는 새로운 정보를 고려하지 않는다. 이를 위해, 본 논문에서는 실시간으로 주변 환경 및 무인 이동체의 특성, 생성한 경로의 곡률, 광역경로점 추종성을 고려한 최적화 기반 경로계획 기법을 제안한다. Spiral optimization을 활용하여 최적화 문제의 해를 찾아 Piecewise Bézier 곡선의 최적 제어점을 생성한다. ROS(robot operating system)과 Gazebo를 활용한 가상환경 시스템을 구축하고, 제안된 기법의 타당성을 검증하기 위한 시뮬레이션 수행 및 결과를 분석한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper proposes a path planning technique using Theta* and Piecewise Bézier curves. Theta* creates a path from the initial position of an unmanned vehicle to a target point within a map secured a priori by omnidirectional path planning. However, this does not take into account new information reflected in real time. To this end, in this paper, we propose an optimization-based path planning technique that considers the characteristics of the surrounding environment and unmanned mobile vehicle, curvature of the generated path, and followability of global path in real time. The solution of the optimization problem is obtained using spiral optimization, and the optimal control point of the Piecewise Bézier curve is generated using the solution. A virtual environment system is developed with the robot operating system (ROS) and Gazebo. Finally, numerical simulations are performed to verify the validity of the proposed technique, and the results are analyzed.