In this paper, we tackle the problem of planning an optimal coverage path for a robot operating indoors. Many existing approaches attempt to discourage turns in the path by covering the environment along the least number of coverage lines, i.e., straight-line paths. This is because turning not only slows down the robot but also negatively affects the quality of coverage, e.g., tools like cameras and cleaning attachments commonly have poor performance around turns. The problem of minimizing coverage lines however is typically solved using heuristics that do not guarantee optimality. In this work, we propose a turn-minimizing coverage planning method that computes the optimal number of axis-parallel (horizontal/vertical) coverage lines for the environment in polynomial time. We do this by formulating a linear program (LP) that optimally partitions the environment into axis-parallel ranks (non-intersecting rectangles of width equal to the tool width). We then generate coverage paths for a set of real-world indoor environments and compare the results with state-of-the-art coverage approaches.


翻译:在本文中, 我们处理为室内操作的机器人规划最佳覆盖路径的问题。 许多现有方法试图通过覆盖最小的覆盖线, 即直线路径, 来阻止路径的转弯。 这是因为转弯不仅减缓机器人的速度, 而且还对覆盖质量产生消极影响, 比如, 相机和清洁附件等工具通常会周围的性能不佳。 但是, 最小化覆盖线的问题通常通过不保证最佳性能的超常性能来解决 。 在这项工作中, 我们提出一个旋转最小化的覆盖规划方法, 以计算多元时环境的轴- 平行( 横向/ 垂直) 覆盖线的最佳数量 。 我们这样做的方式是制定一个线性程序, 将环境优化地分割成轴- 螺旋线级( 与工具宽度相等的宽度不相互交错的宽度矩) 。 我们然后为一套真实世界室内环境生成覆盖路径, 并将结果与状态的覆盖方法进行比较 。

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