In this paper, we tackle the problem of generating a turn-minimizing coverage plan for a robot operating in an indoor environment. In coverage planning, the number of turns in the generated path affects the time to cover the environment and the quality of coverage, e.g. tools like cameras and cleaning attachments commonly have poor performance around turns. In many existing turn-minimizing coverage methods, the environment is partitioned into the least number of ranks, which are non-intersecting rectangles of width equal to the robot's tool width. This partitioning problem is typically solved using heuristics that do not guarantee optimality. In this work, we propose a linear programming (LP) approach to partition the environment into the least number of axis-parallel (horizontal and vertical) ranks with the goal of minimizing the number of turns taken by the robot. We prove that our LP method solves this problem optimally and in polynomial time. We then generate coverage plans for a set of indoor environments using the proposed LP method and compare the results against that of a state-of-the-art coverage approach.


翻译:在本文中,我们处理为在室内环境中操作的机器人制定一个旋转最小化的覆盖计划的问题。在覆盖规划中,生成路径的翻转次数影响到覆盖环境和覆盖质量的时间,例如照相机和清洁附件等工具通常的性能变化不大。在许多现有的旋转最小化覆盖方法中,环境被分割成最少的等级,这些等级是宽度与机器人工具宽度相等的非交叉矩形。这种分割问题通常通过不保证优化的超常性能来解决。在这项工作中,我们提议一种线性编程(LP)方法,将环境分成最小的轴对齐线(横向和纵向)级,目标是尽可能减少机器人的翻转数。我们证明我们的LP方法最优化地和在多瑙时间解决这个问题。我们随后利用拟议的LP方法为一套室内环境制定覆盖计划,并将结果与最新覆盖方法相比较。

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