Simulation-Based Path Planning for Autonomous Ground Vehicles in Off-Road Environment

Simple item page
but.committeeprof. Ing. Jindřich Petruška, CSc. (předseda) prof. Ing. Petr Noskievič, CSc. (člen) Mgr. Šimon Řeřucha, Ph.D. (člen) doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D. (člen) doc. Mgr. Jaroslav Hrdina, Ph.D. (člen) RNDr. Vladimír Opluštil (člen)cs
but.defenceKomise oceňuje vytvoření a implementaci simulačního modelu autonomního řízení vozidla v neznámém terénu, formulaci kritérií pro optimalizaci trajektorie pohybu a implementaci algoritmů do reálného řídícího systému včetně ověření jeho funkčnosti.cs
but.jazykangličtina (English)
but.programAplikované vědy v inženýrstvícs
but.resultpráce byla úspěšně obhájenacs
dc.contributor.advisorGrepl, Roberten
dc.contributor.authorAdámek, Romanen
dc.contributor.refereeNoskievič, Petren
dc.contributor.refereeŘeřucha, Šimonen
dc.date.created2024cs
dc.description.abstractTato disertační práce se zabývá problematikou plánování cesty mobilního robotu v terénním prostředí z pohledu lokálního i globálního plánování. Cílem použitých přístupů je posuzovat průchodnost vozidla terénem na základě modelování a simulace jejich vzájemné interakce při uvažování kinematických i dynamických omezení vozidla. V úvodu práce je shrnut aktuální stav poznání v oblastech globálního a lokálního plánování s ohledem na použité metody, integraci kinodynamických omezení a možnosti využití fyzikálních simulátorů jako modelu vozidla. Na základě předchozího přehledu byly vytyčeny tři cíle, které jsou postupně představeny v dalších kapitolách. V prvním cíli je demonstrováno využití vícevrstvé mapy obsahující geografické informace v kombinaci se zjednodušeným dynamickým modelem vozidla pro rozšíření schopností Hybrid A* algoritmu pro plánování v terénním prostředí s ohledem na různá kritéria. Druhý cíl se zaměřuje na možnost využití fyzikálního simulátoru PhysX v rámci prediktivního řízení s pomocí algoritmu model predictive path integral (MPPI) v podobě hybridního hierarchického lokálního plánovače. Ten kombinuje střednědobý plánovač zohledňující geometrickou průchodnost terénem a krátkodobý plánovač využívající fyzikální simulace. Na závěr jsou tyto algoritmy demonstrovány spolu s kompletním systémem pro řízení autonomního vozidla v simulaci i na reálném vozidle.en
dc.description.abstractThis dissertation addresses the problem of path planning of a mobile robot in a terrain environment from the perspective of local and global planning. The presented approaches aim at assessing the vehicle's traversability through terrain by modelling and simulating their interaction while considering the vehicle's kinematic and dynamic constraints. In the introduction of the thesis, the current state-of-the-art in the fields of global and local planning is summarised with respect to the methods used, the integration of kinodynamic constraints, and the possibility of using physical simulators as vehicle models. Based on the previous overview, three objectives were set, which are presented in the following chapters. The first objective presents the use of a multi-layered map containing geographical information in combination with a simplified dynamic vehicle model to extend the capabilities of the Hybrid A* algorithm for planning in a terrain environment considering different criteria. The second objective focuses on the possibility of using the PhysX simulator in a predictive control framework with the model predictive path integral (MPPI) algorithm in the form of a hybrid hierarchical local planner. The planner combines a medium-range planner taking into account the geometric traversability of the terrain and a short-range planner using physical simulations. Finally, these algorithms are demonstrated together with a complete autonomous vehicle control system in simulation and on a real vehicle.cs
dc.description.markPcs
dc.identifier.citationADÁMEK, R. Simulation-Based Path Planning for Autonomous Ground Vehicles in Off-Road Environment [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.cs
dc.identifier.other163171cs
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11012/249656
dc.language.isoencs
dc.publisherVysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrstvícs
dc.rightsStandardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezenícs
dc.subjectUGVen
dc.subjectLokální plánovačen
dc.subjectGlobální plánovačen
dc.subjectPlánování cestyen
dc.subjectHybrid A*en
dc.subjectVícevrstvá mapaen
dc.subjectMPPIen
dc.subjectFyzikální simulátoren
dc.subjectPhysXen
dc.subjectTAROSen
dc.subjectPrůchodnosten
dc.subjectROSen
dc.subjectUGVcs
dc.subjectLocal plannercs
dc.subjectGlobal plannercs
dc.subjectPath planningcs
dc.subjectHybrid A*cs
dc.subjectMulti-layered mapcs
dc.subjectMPPIcs
dc.subjectPhysics enginecs
dc.subjectPhysXcs
dc.subjectTAROScs
dc.subjectTraversabilitycs
dc.subjectROScs
dc.titleSimulation-Based Path Planning for Autonomous Ground Vehicles in Off-Road Environmenten
dc.title.alternativeSimulation-Based Path Planning for Autonomous Ground Vehicles in Off-Road Environmentcs
dc.typeTextcs
dc.type.driverdoctoralThesisen
dc.type.evskpdizertační prácecs
dcterms.dateAccepted2024-09-20cs
dcterms.modified2024-09-25-13:00:28cs
eprints.affiliatedInstitution.facultyFakulta strojního inženýrstvícs
sync.item.dbid163171en
sync.item.dbtypeZPen
sync.item.insts2025.03.27 15:38:13en
sync.item.modts2025.02.26 05:31:57en
thesis.disciplineInženýrská mechanikacs
thesis.grantorVysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechanikycs
thesis.levelDoktorskýcs
thesis.namePh.D.cs
Files
Original bundle
Now showing 1 - 5 of 6
Thumbnail Image
Name:
final-thesis.pdf
Size:
14.56 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file final-thesis.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
thesis-1.pdf
Size:
4.92 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file thesis-1.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
Posudek-Vedouci prace-Stanovisko skolitele Adamek_doc Grepl.pdf
Size:
21.74 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file Posudek-Vedouci prace-Stanovisko skolitele Adamek_doc Grepl.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
Posudek-Oponent prace-Posudek_Adamek_Noskievic BP.pdf
Size:
5.11 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file Posudek-Oponent prace-Posudek_Adamek_Noskievic BP.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
Posudek-Oponent prace-Posudky_2024Adamek.pdf
Size:
66.48 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file Posudek-Oponent prace-Posudky_2024Adamek.pdf
Download
Collections
2024