Planning, control and implementation of USV for lake cleaning operation

Abstract

In this paper, we introduce planning, control and implementation of unmanned surface vehicle for lake cleaning operations. Cleaning path with minimum turns are generated on non convex polygons to ensure efficient coverage on complex target regions. Path following control based on vector field tracking is implemented for robust convergence to generated path. Proposed planning and control are implemented on custom USV capable of outdoor mapping and localization. Simulation and Experiment results are given to validate constructed system performance.

본 논문에서는 호수 청소 작업을 위한 무인수상정의 경로 계획, 운항제어 및 구현을 시행한다. 우선 다각형으로 정의된 목표 청소 지역에서 최소 회전 수를 기반으로한 최적 청소경로를 생성하여 복잡한 구역에서 효율적인 청소 경로를 계획한다. 이후 벡터장 기반 경로추적 제어를 적용하여 외란 존재시에도 강건하게 청소 경로를 추종한다. 마지막으로 실외 지도형성과 위치추정이 가능하도록 독자적으로 개발한 무인수상정에 상기한 경로 생성기 및 제어기를 탑재하여 시뮬레이션 및 실제환경 실험을 진행, 본 논문에서 제안한 시스템의 성능을 검증하였다.