In this work we tackle the path planning problem for a 21-dimensional snake robot-like manipulator, navigating a cluttered gas turbine for the purposes of inspection. Heuristic search based approaches are effective planning strategies for common manipulation domains. However, their performance on high dimensional systems is heavily reliant on the effectiveness of the action space and the heuristics chosen. The complex nature of our system, reachability constraints, and highly cluttered turbine environment renders naive choices of action spaces and heuristics ineffective. To this extent we have developed i) a methodology for dynamically generating actions based on online optimization that help the robot navigate narrow spaces, ii) a technique for lazily generating these computationally expensive optimization actions to effectively utilize resources, and iii) heuristics that reason about the homotopy classes induced by the blades of the turbine in the robot workspace and a Multi-Heuristic framework which guides the search along the relevant classes. The impact of our contributions is presented through an experimental study in simulation, where the 21 DOF manipulator navigates towards regions of inspection within a turbine.


翻译:在这项工作中,我们解决了21维蛇形机器人式操纵机的路径规划问题,为检查目的对一个封闭的燃气涡轮机进行导航。以超常搜索为基础的方法是共同操纵领域的有效规划策略。不过,高维系统的性能在很大程度上取决于行动空间和所选择的休养法的有效性。我们系统的复杂性质、可达性限制和高度封闭的涡轮环境使得对行动空间和超常性能的天性选择无效。我们为此开发了i)一种基于在线优化的动态生成行动的方法,以帮助机器人在狭窄的空间飞行;ii)一种以静态生成这些计算成本昂贵的优化行动以有效利用资源的技术;以及iii)具有超常性的理由说明机器人工作空间的涡轮机刀片引发的同质阶级,以及一个指导相关类别搜索的多休养框架。我们所作贡献的影响是通过模拟实验性研究来介绍的,在模拟中,21个多夫操纵器在涡轮内向检查区域航行。

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