Implementation och evaluering av kooperativa manövrer för autonoma robotar

Sammanfattning

Detta kandidatarbete presenterar design, implementation och evaluering av enenhetlig mjukvaruarkitektur för kooperativ autonom körning med WiFiBot-robotari en kontrollerad inomhusmiljö vid ett laboratorium vid Chalmers tekniskahögskola. Projektet fokuserar på tre kooperativa manövrer: kolonnkörning,korsningskoordinering och rondellkoordinering. Utöver detta implementeras ettnödstopp för att säkerställa att kollisioner inte uppstår under samtliga manövrer.Systemet kombinerar distribuerad kommunikation, gemensam lokalisering genomlokaliseringssystemet GulliView samt modulära styralgoritmer för respektivemanöver implementerade med hjälp av ROS. Kolonnkörning implementeras medhjälp av Cooperative Adaptive Cruise Control (CACC), korsningskoordineringhanteras genom Virtual Traffic Light (VTL) och reservationsbaserad koordinering,medan rondellkoordinering implementeras genom ett distribuerat system för attbestämma om en tillräckligt stor tidslucka finns, inspirerat av verkligttrafikbeteende. Alla manövrer använder en gemensam segmentbaserad ruttmodelloch kommunikationsstruktur.Det implementerade systemet evaluerades experimentellt med två robotar ilaboratoriets evalueringsmiljö. Resultaten visade att nödstoppet förhindradekollisioner vid hastigheter upp till 0,8 m/s. Kolonnkörning uppnådde stabilkonvergens inom 20,4 s vid 0,3 m/s och 12,5 s vid 0,5 m/s.Korsningskoordineringen hanterade hastigheter upp till 0,6 m/s medVTL-koordinering och upp till 1,1 m/s med reservationsbaserad koordinering.Rondellkoordineringen hanterade hastigheter upp till 0,6 m/s.Experimenten visar att det föreslagna systemet uppfyller de definieradesäkerhetskraven samtidigt som de kooperativa manövrerna kan genomföras inomändlig tid. Projektet bidrar med en återanvändbar och utbyggbarmjukvaruarkitektur avsedd att stödja framtida kandidatarbeten inom laboratoriet.