Detail projektu

Pokročilé řízení robotických hadů

Období řešení: 01.01.2017 — 31.12.2019

O projektu

Projekt je zaměřen na řešení problematiky pokročilého řízení mobilních robotů typu robotický had. Teoretiky i prakticky bude řešen pohyb n-článkového hada a trident hada. Pro efektivní lokální řízení bude využit pokročilý aparát konformních geometrických algeber (CGA). Tento aparát bude rovněž využit pro zpracování obrazu, jakožto zpětné vazby použité při autonomním plánováním pohybu. Aparát CGA a jeho implementace je hlavním atributem základního výzkumu projektu. Otázky optimality navrženého řešení budou řešeny aparátem sub-Riemannovské geometrie. Teoreticky dosažené výsledky budou verifikovány a analyzovány simulačním modelováním ( prostředí pro robotické simulace V-REP) a fyzikálními knihovnami (Vortex, Bulet). Řešení budou rovněž srovnána s přístupy počítačové inteligence, CPG (Central Pattern Generator). Validace výsledků proběhne na reálném modelu robotického hada. Nasazení aparátu CGA v řízení robotických hadů nám není známé a považujeme jej za původní vědecký výsledek projektu, navíc podpořený simulačními výpočty a experimentální verifikací.

Popis anglicky
The project is focused on the modelling and control of the robotic snakes (n-link snake and trident snake). For an effective local control, an advanced mathematical tool of conformal geometric algebras (CGA) is used. Furthermore, the analysis of the camera feedback data, i.e. the image processing algorithms for the autonomous motion planning, will be designed by means of CGA, too and thus this is a unifying tool among the project objectives. This is considered the main contribution to the basic research. The optimality issues will be examined by means of sub-Riemannian geometry. Theoretical results will be verified and analyzed by simulation modelling (robotic simulation environment V-REP) and physical packages (Vortex, Bulet). A comparison with the approach of computer intelligence , particularly CPG (Central Pattern Generator), will be done. Solutions will be validated on a real robotic snake model. The CGA has not been applied so far and is considered the original contribution to the robotic snake control supported by simulations and experimental verification.

Klíčová slova
řízení; algebra; heuristika; robotický had; pohyb

Klíčová slova anglicky
Control;algebra;heuristics;snake-like robot;locomotion

Označení

GA17-21360S

Originální jazyk

čeština

Řešitelé

Útvary

Ústav automatizace a informatiky
- příjemce (01.01.2017 - 31.12.2019)

Zdroje financování

Grantová agentura České republiky - Standardní projekty

- plně financující (2017-01-01 - 2019-12-31)

Výsledky

HRDINA, J. Local controllability of trident snake robot based on sub-Riemannian extremals. Note di Matematica, 2017, vol. 37, no. suppl. 1, p. 93-102. ISSN: 1123-2536.
Detail

HŮLKA, T.; MATOUŠEK, R.; DOBROVSKÝ, L.; DOSOUDILOVÁ, M.; NOLLE, L. Optimization of Snake-like Robot Locomotion Using GA: Serpenoid Design. Mendel Journal series, 2020, vol. 26 (2020), no. 1, p. 1-6. ISSN: 1803-3814.
Detail

HRDINA, J.; NÁVRAT, A. Binocular Computer Vision Based on Conformal Geometric Algebra. Advances in Applied Clifford Algebras, 2017, vol. 27, no. 3, p. 1945-1959. ISSN: 1661-4909.
Detail

HRDINA, J.; NÁVRAT, A.; VAŠÍK, P.; MATOUŠEK, R. Local control of (4,5,7,8-10)-filtration snake robot via CGA. Mendel Journal series, 2017, vol. 23, no. 1, p. 157-162. ISSN: 1803-3814.
Detail

MATOUŠEK, R.; POPELA, P.; KŮDELA, J. HEURISTIC APPROACHES TO STOCHASTIC QUADRATIC ASSIGNMENT PROBLEM: VAR AND CVAR CASES. Mendel Journal series, 2017, vol. 23 (2017), no. 1, p. 73-78. ISSN: 1803-3814.
Detail

HRDINA, J.; VAŠÍK, P.; MATOUŠEK, R.; NÁVRAT, A. Geometric algebras for uniform colour spaces. Mathematical Methods in the Applied Sciences, 2018, vol. 41, no. 11, p. 4117-4130. ISSN: 1099-1476.
Detail

HRDINA, J.; NÁVRAT, A.; VAŠÍK, P.; MATOUŠEK, R. Fisheye correction by CGA non-linear transformation. Mathematical Methods in the Applied Sciences, 2018, vol. 41, no. 11, p. 4106-4116. ISSN: 1099-1476.
Detail

HRDINA, J.; NÁVRAT, A.; VAŠÍK, P. Notes on Planar Inverse Kinematics Based on Geometric Algebra. ADV APPL CLIFFORD AL, 2018, vol. 28, no. 3, p. 71-85. ISSN: 0188-7009.
Detail

HRDINA, J.; NÁVRAT, A.; VAŠÍK, P. Geometric Algebra for Conics. ADV APPL CLIFFORD AL, 2018, vol. 28, no. 3, p. 66-87. ISSN: 0188-7009.
Detail

HRDINA, J.; VAŠÍK, P.; NÁVRAT, A. GAC Application to Corner Detection Based on Eccentricity. In Advances in Computer Graphics. Lecture Notes in Computer Science. Switzerland: Springer Nature Switzerland AG 2019, 2019. p. 564-570. ISBN: 978-3-030-22513-1.
Detail

HRDINA, J.; MATOUŠEK, R.; TICHÝ, R. Colour Image Segmentation by Region Growing Based on Conformal Geometric Algebra. In Advances in Computer Graphics. LNCS. Springer Nature Switzerland AG 2019: Springer, Cham, 2019. p. 564-570. ISBN: 978-3-030-22513-1.
Detail

BYRTUS, R.; VECHETOVÁ, J. Trident Snake Robot Motion Simulation in V-Rep. In Modelling and Simulation for Autonomous Systems. Information Systems and Applications, incl. Internet/Web, and HCI. Switzerland: Springer International Publishing, 2019. p. 27-42. ISBN: 978-3-030-14984-0.
Detail

HRDINA, J.; NÁVRAT, A.; VAŠÍK, P. Conic Fitting in Geometric Algebra Setting. ADV APPL CLIFFORD AL, 2019, vol. 29, no. 4, p. 1-13. ISSN: 0188-7009.
Detail

HRDINA, J.; ZALABOVÁ, L. Local Geometric Control of a Certain Mechanism with the Growth Vector (4,7). JOURNAL OF DYNAMICAL AND CONTROL SYSTEMS, 2020, vol. 26, no. 2, p. 199-216. ISSN: 1079-2724.
Detail

HRDINA, J.; VAŠÍK, P.; NÁVRAT, A.; HILDENBRAND, D. Local Controllability of Snake Robots Based on CRA, Theory and Practice. ADV APPL CLIFFORD AL, 2019, vol. 30, no. 1, p. 1-21. ISSN: 0188-7009.
Detail

FROLÍK, S. Note on Signature of Trident Mechanisms with Distribution Growth Vector (4,7). In Modelling and Simulation for Autonomous Systems. MESAS 2018. Lecture Notes in Computer Science, vol 11472. Switzerland: Springer Verlag, 2019. p. 82-89. ISBN: 978-3-030-14983-3.
Detail

STODOLA, M. Monocular Kinematics Based on Geometric Algebra. In Modelling and Simulation for Autonomous Systems. MESAS 2018. Lecture Notes in Computer Science, vol 11472. Cham: Springer, 2019. p. 121-129. ISBN: 978-3-030-14983-3.
Detail

NÁVRAT, A.; VAŠÍK, P. On geometric control models of a robotic snake. Note di Matematica, 2017, vol. 37, no. Suppl. 1, p. 119-129. ISSN: 1123-2536.
Detail

MATOUŠEK, R.; HŮLKA, T.; DOBROVSKÝ, L.; KŮDELA, J. Sum Epsilon-Tube Error Fitness Function Design for GP Symbolic Regression: Preliminary Study. In 2019 International Conference on Control, Artificial Intelligence, Robotics & Optimization (ICCAIRO). IEEE, 2020. p. 78-83. ISBN: 978-1-7281-3572-4.
Detail

VAŠÍK, P.: Modelling and Simulation for Autonomous Systems, MESAS 19. Palermo, Itálie (29.10.2019)
Detail