Online path planning for autonomous underwater vehicles under motion constraints

Abstract

The most common applications of autonomous underwater vehicles (AUVs) include

imaging and inspecting different kinds of structures on the sea. Most of

these applications require a priori information of the area or structure to

be inspected, either to navigate at a safe and conservative altitude or to

2/2

pre-calculate a survey path. However, there are other applications where it's

unlikely that such information is available (e.g., exploring confined natural

environments like underwater caves). In this respect, this thesis presents an

approach that endows an AUV with the capabilities to move through unexplored

environments. To do so, it proposes a computational framework for planning

feasible and safe paths online. This approach allows the vehicle to

incrementally build a map of the surroundings, while simultaneously (re)plan

a feasible path to a specified goal. The framework takes into account motion

constraints in planning feasible paths, i.e., those that meet the vehicle's

motion capabilities

Les aplicacions més comunes dels vehicles autònoms submarins o AUVs són

l’obtenció d'imatges i inspecció de diferents tipus d'estructures, com per

exemple, cascos de vaixells o estructures naturals en el fons marí. Moltes

d'aquestes aplicacions requereixen informació a priori de l'àrea o estructura

que es vol inspeccionar. No obstant, existeixen aplicacions similars o noves,

com l'exploració d'entorns naturals confinats (e.g., coves submarines), on

aquesta informació pot ser inexistent. En aquest sentit, aquesta tesi

presenta una alternativa per dotar un AUV amb l'habilitat de moure’s a través

d'entorns no explorats. Per aconseguir aquesta fita, aquesta tesi proposa un

mètode per calcular en temps real camins factibles i segurs. El mètode

proposat permet al vehicle construir de forma incremental un mapa de

l'entorn, i al mateix temps replanificar un camí factible cap a l'objectiu

establert. El mètode proposat te en compte les restriccions de moviment del

vehicle per planificar camins que siguin factibles