This paper presents a novel hierarchical motion planning approach based on Rapidly-Exploring Random Trees (RRT) for global planning and Model Predictive Control (MPC) for local planning. The approach targets a three-wheeled cycle rickshaw (trishaw) used for autonomous urban transportation in shared spaces. Due to the nature of the vehicle, the algorithms had to be adapted in order to adhere to non-holonomic kinematic constraints using the Kinematic Single-Track Model. The vehicle is designed to offer transportation for people and goods in shared environments such as roads, sidewalks, bicycle lanes but also open spaces that are often occupied by other traffic participants. Therefore, the algorithm presented in this paper needs to anticipate and avoid dynamic obstacles, such as pedestrians or bicycles, but also be fast enough in order to work in real-time so that it can adapt to changes in the environment. Our approach uses an RRT variant for global planning that has been modified for single-track kinematics and improved by exploiting dead-end nodes. This allows us to compute global paths in unstructured environments very fast. In a second step, our MPC-based local planner makes use of the global path to compute the vehicle's trajectory while incorporating dynamic obstacles such as pedestrians and other road users. Our approach has shown to work both in simulation as well as first real-life tests and can be easily extended for more sophisticated behaviors.


翻译:本文介绍了基于快速探索随机树(RRT)的新型等级运动规划方法,用于全球规划和地方规划的模型预测控制(MPC),该方法针对的是用于共享空间的自主城市交通的三轮轮环车(Trishaw),由于该车辆的性质,必须调整算法,以适应非双轨运动限制,使用 " 单轨单行车模型 " 。该车辆的设计目的是在道路、人行道、自行车车道等共享环境中为人员和货物提供交通,但也为其他交通参与者经常占据的开放空间提供交通。因此,本文提出的算法需要预测和避免行人或自行车等动态障碍,但也足够快,以便实时工作,使其能够适应环境的变化。我们的方法使用RRT变量进行全球规划,该变量已被修改用于单轨运动,并通过开发死端节来改进。这使我们能够在不结构化的环境中对真实环境进行快速的剖析。因此,本文提出的算法需要预见和避免行车或自行车等动态障碍,同时将其他行进路的行进方法作为我们行进轨道的路径,以更快速的行进方法展示。

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