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Mobile Robot Navigation Through a Hardware-Efficient Implementation for Control-Law-Based Construction of Generalized Voronoi Diagram

机译：通过基于硬件的有效实现实现基于控制律的广义Voronoi图构建的移动机器人导航

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This paper proposes a navigation control law based on a Lyapunov function for the construction of a generalized Voronoi diagram (GVD), applicable for mobile robots with ultrasonic sensors operating in indoor environments. The proposed control law is a modification of the one in [H. Choset and K. Nagatani, “Topological simultaneous localization and mapping (SLAM): Toward exact localization without explicit localization,” IEEE Trans. Robot. Autom., vol. 17, no. 2, pp. 125–137, Apr. 2001.]. A new definition is proposed for the distance function that renders the proposed modified control law well defined for all points in free space. To follow the trajectory closely, an architecture for the control law based on simultaneous handling of sensors and the motors is proposed. An efficient implementation of the control law using merely a low-end field-programmable gate array and no external memory is presented. Experimental results validate the efficacy of the proposed modified control law. The paper also proves that the proposed modified control law traces the GVD without any approximation. The results are compared with two earlier studies.
机译：本文提出了一种基于Lyapunov函数的导航控制律，用于构造广义Voronoi图（GVD），适用于在室内环境中操作带有超声波传感器的移动机器人。拟议的控制法则是对[H. Choset和K. Nagatani，“拓扑同时定位和映射（SLAM）：在没有明确定位的情况下实现精确定位”，IEEE Trans。机器人。自动卷17号2，第125-137页，2001年4月。]。为距离函数提出了一个新定义，该定义使得对自由空间中的所有点都可以很好地定义所提出的修改控制律。为了紧密跟踪轨迹，提出了一种基于传感器和电机同时处理的控制律架构。提出了仅使用低端现场可编程门阵列而不使用外部存储器的控制律的有效实现方式。实验结果验证了所提出的修正控制律的有效性。本文还证明，所提出的修正控制定律可以跟踪GVD，而无需进行任何近似计算。将结果与两项较早的研究进行比较。

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