Stalanich, N. (2018). Vergleich von Pfadfindungsalgorithmen und Entwicklung eines Navigationskonzepts für frei navigierende, autonome, fahrerlose Transportsysteme [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. https://doi.org/10.34726/hss.2018.53343
Innerhalb dieser Diplomarbeit werden 41 verschiedene Pfadfindungsalgorithmen vorgestellt. Jedoch sind diese nur ein Bruchteil aller existierenden Pfadfindungsalgorithmen, welche allesamt verschiedene Eigenschaften, Anwendungsgebiete, Vor- und Nachteile haben. Die heutigen Rahmenbedingungen verlangen optimale Prozesse. Weder den Entwicklern noch den Anwender ist es zumutbar, sich über diese Vielzahl an Optionen umfassend zu informieren. Metaanalysen sind daher notwendig, um die Vielfalt für die Allgemeinheit zugänglich zu machen. Mit dieser Arbeit wird eine Basis geschaffen, welche die Vielfältigkeit von Pfadfindungsalgorithmen aufbereitet. Mithilfe eines Fragebogens, Eigenschaftstabellen und Kurzbeschreibungen kann ein Entwickler bzw. Anwender aufgrund der Anforderungen eines Problems eine engere Auswahl geeigneter Pfadfindungsalgorithmen treffen. Auf Basis dieser Auswahl können weitere Nachforschungen zielgerichtet erfolgen, um Kosten, Mühen oder Mehrfachentwicklungen zu ersparen. Weiters wird für ein autonomes, bodengebundenes, fahrerloses Transportsystem (FTS) ein auf Pfadfindungsalgorithmen basierendes Navigationskonzept entwickelt, welches die Kinematik des FTS in Form von Abmaßen, minimalen Kurvenradien und mehrfacher Kurvenstetigkeit berücksichtigt. Dies erfolgt durch zusätzliche Bearbeitungsphasen vor und nach dem eigentlichen Pfadfindungsalgorithmus. Kollisionen werden durch das Vergrößern von Hindernissen vermieden. Kurvenradien werden nach dem Pfad einer Glättungsphase durch eine Kreis-Tangente-Methode hinzugefügt. Die mehrfache Stetigkeit wird durch B-Splines erreicht. Das Navigationskonzept beruht auf einem Pfadfindungsalgorithmus, welcher durch die entwickelten Hilfsmittel ausgewählt worden ist. Simulationen von verschiedenen Varianten des Navigationskonzepts zeigen, dass damit die gewünschten Pfade berechnet werden können, welche den kinematischen Bedingungen genügen. Um eine zuverlässige, autonome Regelung gewährleisten zu können, für welches das FTS ausgelegt wird, muss das verwendete Navigationskonzept noch weiterentwickelt werden.
de
Within this diploma thesis 41 different path planning algorithms are analyzed. These are just a fraction of all existing path planning algorithms. All of them have different characteristics, applications, pros and cons. Today’s frame conditions demand optimal processes. It is not reasonable, that all people developing and / or applying these algorithms have the duty to inform themselves fully about each option. For this reason, meta-analyses are necessary to make this variety available for the public. A basis is created by this work, which prepares the diversity of path planning algorithms. Therefore, it is possible for a developer or operator to do a beneficial selection of fitting path planning algorithms, considering the demands of the existing problem, by using a questionnaire, property tables, and brief descriptions. On account to this, further investigations can be made purposefully to save costs, efforts or redundant developments. Furthermore, a navigation concept is developed for an autonomous, automated guided vehicle (AGV). It is based on path planning algorithms and considers the kinematics of an AGV in form of dimensions, minimum curve radii and multiple continuity. These constraints are factored by additional processing phases before and after the practical path planning algorithm. Collisions are avoided by enlarging obstacles. Curve radii are added to the path after a smoothing phase by a circle-tangent method. The multiple continuity is achieved via fitting through B-Splines. The navigation concept is based on a path planning algorithm selected by the developed tools. Various simulations of the navigation concept prove, that the desired paths, which correspond to the kinematic conditions, can be calculated that way. The navigation concept must be further developed to ensure reliable, automatic control for which the AGV is designed.
en
Additional information:
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers