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屋内マップでの動的再計画

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この例では、距離計と A* パス プランナーを使用して、倉庫のマップで動的な再計画を行う方法を説明します。

倉庫のマップの作成

倉庫のフロア プランを含む binaryOccupancyMap を定義します。この情報は、倉庫の入口から荷物のピックアップ場所までの初期ルートを作成するために使用します。

map = binaryOccupancyMap(100, 80, 1);
occ = zeros(80, 100);

occ(1,:) = 1;
occ(end,:) = 1;
occ([1:30, 51:80],1) = 1;
occ([1:30, 51:80],end) = 1;

occ(40,20:80) = 1;
occ(28:52,[20:21 32:33 44:45 56:57 68:69 80:81]) = 1;

occ(1:12, [20:21 32:33 44:45 56:57 68:69 80:81]) = 1;

occ(end-12:end, [20:21 32:33 44:45 56:57 68:69 80:81]) = 1;

setOccupancy(map, occ)

figure
show(map)
title('Warehouse Floor Plan')

ピックアップ用ルートの計画

plannerHybridAStar を作成し、先に作成しておいたフロア プランを使用して初期ルートを生成します。 

% Create map that will be updated with sensor readings
estMap = occupancyMap(occupancyMatrix(map));

% Create a map that will inflate the estimate for planning
inflateMap = occupancyMap(estMap);

vMap = validatorOccupancyMap;
vMap.Map = inflateMap;
vMap.ValidationDistance = .1;
planner = plannerHybridAStar(vMap, 'MinTurningRadius', 4);

entrance = [1 40 0];
packagePickupLocation = [63 44 -pi/2];
route = plan(planner, entrance, packagePickupLocation);
route = route.States;

% Get poses from the route.
rsConn = reedsSheppConnection('MinTurningRadius', planner.MinTurningRadius);
startPoses = route(1:end-1,:);
endPoses = route(2:end,:);

rsPathSegs = connect(rsConn, startPoses, endPoses);
poses = [];
for i = 1:numel(rsPathSegs)
    lengths = 0:0.1:rsPathSegs{i}.Length;
    [pose, ~] = interpolate(rsPathSegs{i}, lengths);
    poses = [poses; pose];
end

figure
show(planner)
title('Initial Route to Package')

ルートへの障害物の配置

マップで、フォークリフトが荷物を取りに行くルート上に障害物を追加します。 

obstacleWidth = 6;
obstacleHeight = 11;
obstacleBottomLeftLocation = [34 49];
values = ones(obstacleHeight, obstacleWidth);
setOccupancy(map, obstacleBottomLeftLocation, values)

figure 
show(map)
title('Warehouse Floor Plan with Obstacle')

距離計の指定

rangeSensor オブジェクトを使用して距離計を作成します。

rangefinder = rangeSensor('HorizontalAngle', pi/3);
numReadings = rangefinder.NumReadings;

距離計の読み取り値に基づいたルートの更新

パス プランナーからの姿勢を使用してフォークリフトを前進させます。距離計から新規の障害物検出を取得して、それらを推定マップに挿入します。更新後のマップでルートが占有されている場合は、ルートを再計算します。ゴールに到達するまで繰り返します。

% Setup visualization.
helperViz = HelperUtils;
figure
show(inflateMap);
hold on
robotPatch = helperViz.plotRobot(gca, poses(1,:));
rangesLine = helperViz.plotScan(gca, poses(1,:), ...
    NaN(numReadings,1), ones(numReadings,1));
axesColors = get(gca, 'ColorOrder');
routeLine = helperViz.plotRoute(gca, route, axesColors(2,:));
traveledLine = plot(gca, NaN, NaN);
title('Forklift Route to Package')
hold off

idx = 1;
tic;
while idx <= size(poses,1)
    % Insert range finder readings into estimated map.
    [ranges, angles] = rangefinder(poses(idx,:), map);
    insertRay(estMap, poses(idx,:), ranges, angles, ...
        rangefinder.Range(end));
    
    % Reset and reinflate planning map
    setOccupancy(inflateMap, getOccupancy(estMap));
    inflate(inflateMap,1,'grid');

    % Update visualization.
    show(inflateMap, 'FastUpdate', true);
    helperViz.updateWorldMap(robotPatch, rangesLine, traveledLine, ...
        poses(idx,:), ranges, angles)
    drawnow
    
    % Regenerate route when obstacles are detected in the current one.
    isRouteOccupied = any(checkOccupancy(inflateMap, poses(:,1:2)));
    if isRouteOccupied && (toc > 0.1)
        % Calculate new route.
        route = plan(planner, poses(idx,:), packagePickupLocation);
        route = route.States;
        
        % Get poses from the route.
        startPoses = route(1:end-1,:);
        endPoses = route(2:end,:);
        rsPathSegs = connect(rsConn, startPoses, endPoses);
        poses = [];
        for i = 1:numel(rsPathSegs)
            lengths = 0:0.1:rsPathSegs{i}.Length;
            [pose, ~] = interpolate(rsPathSegs{i}, lengths);
            poses = [poses; pose]; %#ok<AGROW>
        end
        
        routeLine = helperViz.updateRoute(routeLine, route);
        idx = 1;
        tic;
    else
        idx = idx + 1;
    end
end