Indonesi an  Journa l  of El ect ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   13 ,  No.   1 ,  Jan uar y   201 9 ,   pp.  94 ~ 101   IS S N: 25 02 - 4752, DO I: 10 .11 591/ijeecs .v1 3 .i 1 .pp 94 - 101          94       Journ al h om e page :  http: // ia es core.c om/j ourn als/i ndex. ph p/ij eecs   Appl ication of  virt ual  wi nd ows  to  determi ne the p ath of a  un ifor ml y movin g obstacl e       M.U. Ka malu ddin, Hj . M. A . Hj.  M an s or   Facul t y   of Electr ic a l  Eng ineeri ng ,   MA RA Unive r sit y   of Te chnol o g y ,   40450   Shah  Alam,  Sel angor ,   Malay s ia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   A ug   1 4 , 201 8   Re vised Oct  15 , 2 018   Accepte d Oct  29 , 201 8       Two  virt ual   win dows   are   used  t o  det ermine  the  pat h  of  a  single   uniforml y   m oving  obstac l e .   If  the  pat h   of  t he  obsta cl e   cro s ses  the   two  virt u al   windows ,   the n  it s  pat h  c an  be  ea sil y   de te rm ine d.   A  sim ula ti on  is  imp le m ent ed  t o   asc ertain   the vi a bil ity   and   a cc ur a c y   of this  te chn i que.   Ke yw or ds:   Path  determ inati on   Un i form l y  m ov in g obst acl e   V irtual   wind ow   Copyright   ©   201 9   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .     Al l   rights re serv ed.   Corres pond in g  Aut h or :   M.U. Kam al uddin ,    Faculty  of Elec tric al  Engineer ing ,     MARA  U niv er sit y of  Tec hnol og y,     40450 S hah A l a m , S el ango r , M al ay sia .   Em a il :  m oh du833@sal am .u itm .ed u. m y       1.   INTROD U CTION   In   r ecent  ye ars ,  m any  research ers  ha ve  their   at te ntion   poin te d  to  the  so l ut ion   of   ob sta cl e   avo i dan ce   in  path  pla nn i ng.  This  in  par t  is  du e  to  the  ex te ns io n  an d  interest   in  cru ise   con t ro l  in  la nd  veh ic le s,  un m ann e d  veh ic le   an d  auto no m ou s  m ob il e  r obots  in  an  en vir onm ent  cl uttered  with  ob sta cl e s.  Path  plan ni ng   is  a n  i m po rtant  pro bl e m   in  the  nav i gation  of   a uton om ou s  m ob il e  rob ots.  The re  are  m any  path  plann in g  al gorit hm s   with  obsta cl e   avo i dan ce ,  su c h  as  pote ntial   fiel d  [1 - 4],  visibil it y  gr a phs  [ 5 - 6],  gr i d  m et ho ds   [ 7],     Lee - Al gorithm  [8 - 9], a nd v irt ual w i ndow  [10].   Au t onom ou s  syst e m s  [1 1]  al low  a  ve hic le   to  m ov e  without  any  need   for  hu m an  co ntr ol.    These  ve hicle s   are  al so   cal led   dr i ver le ss  ca r  or   sel f - dri vi ng  car.  A dvan c ed  co ntr ol  syst e m s  interpr et   sens or y  inf or m at ion  to i den ti fy a ppr opriat e n a vig at io n paths  as  well  as  ob sta cl es a nd r el e van t si na ge [1 2 - 13] .   Po te ntial   fiel d  m et ho d  as su m es  that  al l  entit ie s  in  the  e nv i r on m ent  ge ner a te   an  arti fici al   fiel d  ar ound   them sel ves  in  su c h  a  way  that  a  m ob il e  ro bo t  is  at tract ed  to  it s  go al   or  ta rg et ,  w hile  at   the  sa m e  t i m e  is   repulsed  b y  ob sta cl es. Th e  po te ntial  f ie ld approac h  ca n be  us e d  as a  g l ob a l  m otion   plan ni ng alg or it hm .   The  visibil it y  gr a ph  m et ho d  const ru ct s   a  grap h  of  ver ti ce s  of  poly gons  represe nting  obsta cl es.  It  m eans  that  tw o  ve rtic es  are  connecte d  i n  t he  gra ph   if  t he y  are  m utu al l y  visible.   Lee' s  al gorithm   is  a  path  fin ding  al gorit hm   and   is  nor m al l y  app li ed   for  the  place m ent  of   ci r c ui ts  on   t he  pr in te d  ci rcu it   board.  It   gu a ra ntees  to  f ind   a  path  bet ween   t wo   po i nt s  if  it   exists.   This  w ork  co nce ntrates  on  determ ining   the  pa th  of   a   un i form l y  m o ving  obsta cl e  us in g  tw o  virt ual  wind ow s .  On ce  t he  pat h  is  determ ined,   the  m ob il e  ro bot  can   the n decid es th e n e xt step  in  it s acti on to  a void c olli din g wit h  the  obstacl e.   A  descr i ption  of  a  virtu al   wi ndow  is  giv e n  al ong  with  it s  i m ple m entat io n  within  t he  c on te xt  of  t his   work.  T he n,   t he   te chn i qu e   th at   is  app li ed   usi ng   t wo  virt ua l  windows  t o  cal culat e   the  path  of  the  unifo rm l y  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Ap plicati on o f  Virt ua l Wi ndow s to Det ermi ne  the P ath of  a Un if ormly  M ov ing   O bs tacle   ( M.U .  Ka m alud din )   95   m ov ing   obsta cl e  is  pr ese nted.   A  sim ulatio n  a pp ly in g  this  te chn i qu e   is  perform ed  to  co rrobo rate  the   eff ect ive ness o f  the   pro pose d sy stem .       2.   METHO DOL OGY   2.1 .       Discussi on   o f  t he  Virt ua l Wi n do w   A  virtu al   wind ow  is  basical ly   a  rectan gula r  plane  t hat  is  pro j ect ed   ahea d  of  a  m ob il e  r obot  f or  th e   pur po se  of  det ect ing   obsta cl e s.  I n  a  visi on   syst e m ,  an  i m age  of  the  vie w  f orwa rd   of   the  m ob il e  robo t  is   captu red.  This   con ta ins  in for m at ion   of   not  on ly   the  plane   of   interest ,  bu t  al so   of   anyt hi ng   be fore  an d  after    that  plane .  Th e  i m age  m ay be  sh ar p  at   the  plane  of   i ntere st  and   blur  in  the  vicinit y  of  the  pla ne  of  i nterest .     A  virt ual  window  ca ptu re s  i m age  j us t  of  the  plane  of   i nterest.  I nfo rm at ion   be fore  a nd   a fter  the  plane  is   disre garde d.   A  f ull  an d  c om ple te   discussi on   of  the  vir tual  wind ow   and  it s  i m plem entat ion   is  in  [ 14] .     The  intersect i on  of  this  virt ua l  window   with   an  obsta cl e  w il l  pr ov i de  the  m ob il e  ro bo t  with  the  posit ion   of     the  obsta cl e.  W it h  this  i nf orm ation ,  t he  m ob il e  ro bot  can  the n  deci de  on   t he  a ppropr ia te   ste p  to  a vo i d  colli sion   with t he obst acl e.   Con si der   a  sin gle  virtu al   window  ha ving  a  siz e  of   1m   ×  1m   and   is  placed  1m   away  fr om   the    m ob il e  ro bot.  As  in  a  dig it a l  disp la y  or   c a m era,  a  disp l ay   reso luti on  can  be  a sso ci a te d  with  this  virtu al   window.  T his resoluti on is  ve r y  m uch  sim il ar  in  c on ce pt t o  t he pixels i n  a c harge - c ouple d dev ic e c hi p.   The  siz e (le ng t h  an d heig ht o f  the v irt ual w in dow)  a nd p i xel r esol ution  ca n be set to an y  va lue that is   re quire d.  I deall y,  the  siz e  is  usual ly   re nd e re d  a   li tt le   big ge r  tha n  t he  siz e  of  the  m ob il e  r obot.  This   al lo ws  f or   a  big ge r  f orwa rd   im age  to  be  m on it or e d  an d  thu s  a  great e r  am ou nt  of   in form ation   avai la ble  fo r  proce ssing.  This  will   giv e   bette r  protect ion   to  t he  m obil e  ro bot  from   colli sion   with   a  m ov ing   obs ta cl e  co m par ed  to  a   si m il ar o r  sm aller s iz e v i rtual  window.   Let ’s  assum ed  that  the  widt h  of   a n  obsta cl e  in  this  scena rio  is  no t  le ss  than   0.1m ,  thu s  in  order  not  t o  m iss  detect ing   the  intersect ion   with  the  vi rtual  wind ow,  the  reco m m end ed  l ow est   res olu ti on  of  the  virtu a l   window  m us t  be  at   le ast   10   ×  10   pi xels  Fig ure   1 .  Assum ing   the  sp ee d  of   li gh t  in  ai r  to  be  2  ×  108m s - 1,     then  t he  ti m e  t aken  f or  a  si ngle   la ser  be am   t o  a  pix el   on  t he   virt ual  wi ndow  an d  bac k  t o  the   se ns or  is   ab ou t   10ns ecs . Fo r  a  total  p ixel c ou nt of  100, the  total  tim e is 1µsecs.           Figure  1. A  v is ual im age r ep r e sentat ion o f  t he virtual  wind ow       Fo r   sm al le r  obsta cl e  siz es,  hi gh e r  res olu ti on   is  rec omm end ed,   t hough  this   will   im pact  the  proces sin g   tim e. H ow e ve r , for al l p racti cal  p ur po se s,  c urre nt m ob il e robo ts  are  m uch   bigger  tha n 0.1 m  [ 15 - 17 ] .   As  an oth e r  ex a m ple,  con si de r  an  obsta cl e   hav i ng   a  wi dt h  of   0.01 m .  The  rec omm e nd e d  lo west  reso l ution  f or  the  virtu al   window  is  t hen  at   le ast   100  ×   100  pi xel s.  F or  this  total   pi xel  co un t  of  10, 000,  t he   total  tim e taken for the  sca nning   of the  wh ole v irt ual w i ndow is  100µsecs   or 0.1m s.     2.2 .      Discussi on   Of  The Im plem ent at i on   Of  Tw o Vir tual Wi nd ows   The  ai m   of  thi s  resea rc h  wor k  is  t o  determ i ne  t he  path   of  the  un if orm l y  m ov ing   obsta cl e.  F or   any   path  to  be  det erm ined  there  m us t  be  at   le a st  two  points  of   inte rsecti on.   Since  the  obs ta cl e  is  a  un if or m l y  m ov ing   obje ct   (h a ving  a  strai gh t  pat h  with  co ns ta nt  spe ed),  then  obviously   there  m us t  be  two  virtu a l   windows  place d  forw a r d  of   e ach  oth e r  in   or der  f or  the  t wo  intersect io ns   t o  occur  Fig ure   2 .   I ntersecti on s  wit h  the  two  virt ua l  windows  will   giv e  s uffici ent  inf or m at ion  to  cal culat e  the  pat h  of  the   un i form l y  m ov i ng  ob sta cl e.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   13 , N o.   1 ,  Ja nu a ry 20 19   :   94   –   101   96       Figure  2. To p view  showi ng t he  tw o virt ual   windows  w it h  resp ect  t o  th e  m ob il e ro bot       Table  1  s hows   the  relat ion s hi p  bet ween   th e  m axi m u m   theor et ic al   sp eed  of  the  m ov ing   obsta cl e  that  can  sti ll   be  det ect ed  with  respec t  to  the  pix el   reso l ution   a nd   gap   betwee n  t he  tw o  virt ual  windows.  For  a  gap  of   2c m   and   wi th  a  pix el   reso l ution   of   10  ×  10,  the  m axi mu m   theor et ic al   sp ee d  that  the  m ov ing   obsta c le   can  m ov e  wh il e  sti ll   being   detect ed  by  the  vir tual  windows  is  abo ut  10, 00 0m s - 1  (equiva le nt  to  36 , 000kph ,     or   22,37 0m ph ) . Th is d oes no t   m ean th at  the system  can no t st il l deter m ine  the p at h  at  a h i gh e r  spe ed , but ther e   will   be  an  ass oc ia te d  offset  er ror  with  s pee d  gr eat er  t han   t he   theoret ic al   m axim u m   sp eed.   This  will   be  s how n   la te r  in  a  sim ul at ion .  For  a  m or e  ty pical   s pe ed  of  a n  e xp e rim ental   m ob il e  rob ot  [18],  the   syst e m   is  ver y  m uch   able to  detect  t he  inte rsecti on s w it h t he  t wo  virtu al   wind ows w it h am ple tim e fo r  pr ocess ing .   Si m il arly ,  the  m axi m u m   theor et ic al   sp eed  f or   a  ga p  of   2c m   and   pix el   re so luti on  of   10 0  ×  100  is  a   m or e  reali sti c   10m s - 1.   Ma xim u m   theor et ic al   s pee ds   f or   oth e r  values  of   t he  tw o  pa ram et ers  are  sho w n    in Ta ble 1.       Table  1.  Rel at ion s hi p  Be twee n  Ma xim u m  S peed  of  O bs ta cl e to the  Pixel  Re so luti on    and  Ga p  Be t w een  the   Vi rtual   W i nd ows   Gap  bet. virtu al  wi n d o ws  (c m )   Pix el r eso lu tio n   10   ×   10   100   ×   100   2   1 0 ,00 0 m s - 1   ( ≈ 36 ,00 0 k p h )   1 0 m s - 1   (≈  36 k p h )   5   2 5 ,00 0 m s - 1   2 5 0 m s - 1   10   5 0 ,00 0 m s - 1   5 0 0 m s - 1       3.   SIMULATI O N RESULTS   AND A NA L Y SIS   3.1 .      Det ermi ning  t he  Path   of t he   Ob st acle With  R es pec t  t o the   St e p T im e  of the  Sim ulat i on   Fo r   this  sim ulati on   us in g  Mi c ro s of t  Excel ™,  the  near est   vir tual  wind ow  ( f irst  virt ual  wi ndow)   to  t he  m ob il e  ro bot  is  set   at   1 m   (o r   100cm ),   wh il e  the  seco nd   vi rtual  wind ow   is  locat ed  a  f urt her   0.0 2m   (o r  2cm )   from   the  first  virtu al   window  Fig ure   3 .  T he  sta rt  posit io n  of  the  obsta cl e  is  (1 10,  1 12)  an d  the  e nd  po i nt  is     (2,  4).  The  ob sta cl e  m ov es  in  a  strai gh t  li ne  as  s how n  by  the  red   da sh es.  The   res ol ution   of  the  virtu al   windows   is  100  ×  100  pi xe ls  an d  it   is  l ocated  10 0cm   from   the  m ob il e  r obot,  t hus  the  ti m e  it   t akes  t o  com plete ly   sca n  the   tw o  v irt ual  wi ndows  i s  ab out  0.2m s  ( 0.000 2s ) .  T he   relat ive  s pee d  of  the  obsta cl e  is   assum ed  to  be 5m s - 1  ( or 50 0c m s - 1).   It is ob vious  from  Fig ure   3 t ha t t he  strai gh t - l ine equat io n of t he path  of the  obstacl e is:     y = x  +  2                   (1)     This  e qu at io n  will   be  use d   to   ver i fy  the  resul t  fr om   the  sim ulati on .   T he  pa th  of  the   m ov ing  obsta cl e   will  b e cal c ulate d usin g  t he poi nts of in te rsec ti on   with th e t wo v i rtual  windows.   The  sim ulati on   is  basical ly   the  cal culat ion  of   t he  posit io n  of  the  m ov i ng   obsta cl e  ev ery  0.0 002s .     A  sam ple  of   the  cal culat io ns  for  the  posit ion s  of  the  obs ta cl e   ever y  0.0 002s   is  s how n  in  Fig ur e  4.   F or   t his   cal culat ion ,  t he   sp ee d  of  th e  obsta cl e  is  giv e n  as  500c m s - 1  (o r  5m s - 1,   wh ic h  is  ha lf  of   t he  the or et ic al   m axi m u m   sp eed  as  sho wn   in  Table   1),  thu s  ha v in g  co m po nen t  sp e e ds   f or   both    and     directi on   as  353.5 534cm s - 1.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Ap plicati on o f  Virt ua l Wi ndow s to Det ermi ne  the P ath of  a Un if ormly  M ov ing   O bs tacle   ( M.U .  Ka m alud din )   97         Figure  3. To p view  showi ng  relat ive posit io n of t he  m ob il e r obot a nd the  ob sta cl e,  alo ng   with  oth e r rel e van t  par am et ers       Fr om   Table   2,   for  the  seco nd   virtu al   wind ow,  the  intersect ion   is  only   detect ed  wh e n  the  locat ion   of   the  obsta cl e  is  at   (9 9.4 ,  101.4 ).   The  inte rsect ion   co ordi nates  with  the  first  virtu al   wi ndow   is  at   (9 8,   100) .  The   coor din at e ( 10 0.1, 1 02.1) is  not vali d be caus e the  obsta cl e h as  not i nterse ct  the sec ond v irtual  w i ndow   ye t.   Using  1  f or  the   path   of  the   m ov in g  ob sta cl e, co nve ntion al   c al culat ion  g ive s  the  inte rsecti on s   as ( 10 0,   102)  with  t he  s econd  virtu al   window,  a nd  ( 98,  10 0)   with  t he  fir st  virtu al   window.  The  offset  per ce ntag e  error  for  the  co ordi na te s  at   the  second  vi r tual  wi ndow  is  arou nd  0.0 4%,   wh il e  the  per ce nta ge  er ror  at   the  first  is   arou nd 0.02%.           (a)     (b)     Figure  4. (a ) A  sam ple o f  th e  cal culat ion s a s  an  im age cap tu red f ro m  Mi cro soft E xcel™   at  a tim e step of  0.000 2s , ( b) A   sam ple o f  the  re su lt s w it h t he  two  i ntersecti ons  highli ghte d and hi gh preci s ion   sim ulate d  values   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   13 , N o.   1 ,  Ja nu a ry 20 19   :   94   –   101   98   Table  2.  T he   P os it ion C oor di nates  of  t he  M ov i ng Obstac le   in the   Vici nity   of  First   (y=1 00cm )    and  Sec ond  (y =102cm )  Virtu al   W in dows   Virtual win d o w   Co o rdin ates (c m )   x   y   Seco n d   1 0 0 .03   1 0 2 .03   9 9 .96   1 0 1 .96   First   9 8 .05   1 0 0 .05   9 7 .98   9 9 .98       Fr om   the  c oord i nates  of   i ntersecti on  in   T able   2,   t he  e qu at io n  of  th e   path   of   t he  ob sta cl e  i s     fou nd to be:     y = x  +  2                   (2)     The  pat h  of  th e  ob sta cl e  obta ined  th rou gh   t he  sim ulatio n  is  exactl y  the  sa m e  a s  the  set  path  of  the   ob sta cl e  1 .  Fig ur e 5   show s  th e  path  of  the  obsta cl e  achieve d  thr ough  sim ulati on   an d  co nventio nal  cal cu la ti on .  The  reas on   f or  the  offset  is  that  the  syst e m   is   assum ed  to  detect   the  i ntersecti on  with  the  seco nd   virtu al   window  at   y = 101.9 6,   i ns te a d  of  10 2.   T hi s  is  beca us e   the  cal culat io n  was  done   in  ste ps   of  0. 0002s,  corres pondin g  to  the  tim e  ta ken   f or   t he  syst e m   to  scan  the  two  virtu al   wi ndows.  T he  er r or   as  s how n  a bove  is  ver y sm al l, less t ha n 0.05% .           Figure  5. Com par is on of t he   s i m ulate d  path   against t he  cal culat ed path  of  the m ov in g obst acl e for  a ti m e step  of 0.0 002s       Alte rn at ively ,  t he  co ordinates  for  the  tw o  int ersecti ons  with   bo t h  virt ual  w indows   ca n  be  consi der e d  to  be  (97.9 8,   100)  i ns te ad   of  (97.9 8,   99. 98)  for  t he  first  vir tual  wi ndow,  a nd  ( 99. 96,  102)  instea d  of  (99.9 6,   101.9 6)   f or   th e  second.  Th e se  coord i nates  can  be  acce pt ed  if  the  syste m   pr esum ed  that  the  intersect ion s   happe ned  at   y= 100  for  the  first  virt ual  window,  a nd  y= 10 2  f or   t he  sec ond  vi rtual  wi ndow   e ve n  th ough  it   w a s   detect ed  a  li tt le  bit f ur t her tha n  the  actual   po sit ion   of  t he vir tual win dow s.   Figure  6  s how s  the  sim ulate d  an d  cal culat ed   path  of  the  m ov in g  ob sta cl e.  As  ca n  be  see n,  the  sl op e s   are  al m os t  si m il ar.  T he  sl op e   f or  the  sim ula ti on   is   f ound  t o  be  1.0 1,   t hus  gi ving  a   pe r centage   er ror  of  1% .     The  y - inte rcept ,  howe ver ,  is  fou nd   to  be  1.04   a nd  this  gi ves  a  pe rce ntage  er ror  of  ab ou t  48 % .  E ven  thou gh   the  er ror  of  the   y - interce pt  is  la rg e ,  this  ca n  be   disre garde d  because   it   de pe nds  on  the   po sit ion in g  of  the   axe s .   If   the  a xes  we re  place d  nea r er  to  the  ce ntr e  of   the  m ob il e  robo t,  t hen   t he  er ror  is  ex pe ct ed  to  be  sm al le r,     i.e.  the  y - inter cept  will   be  near er  to  the  cal culat ed  y - interc ept  of   2.  In   thi s  stud y,  the  slo pe  is  m or e  relevan t   than  t he  y - i nter cept. T he pe rc e ntage  e rro r  f or  the slo pe  is  jus t 1%.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Ap plicati on o f  Virt ua l Wi ndow s to Det ermi ne  the P ath of  a Un if ormly  M ov ing   O bs tacle   ( M.U .  Ka m alud din )   99       Figure  6. Com par is on of t he  s i m ulate d  path   against t he  cal culat ed path  of  the m ov in g obst acl e for  a ti m e step  of 0.0 002s an d t akin g  the  y in te rsecti on s  as  be ing   102 an d 1 00 for t he se co nd and  fi rst  vir tual win dow   resp ect ively       Figure  7  s hows  a no t her   gr aph  with  t he  m ov ing   ob sta c le   hav i ng   a   hi gh e r  s peed   at   1000cm s - 1    (10m s - 1) .  T his   is  twic e  the  sp eed  of   t he  pr evio us   exe rcis e  and   at   the  li m it   of   this  virtu al   wind ow   (T able  1).  The  pe rce ntage  err ors for  t he  slop e an d  the y - intercept are th e sa m e as the p rev i ou s e xer ci s e. Th is can  be  see n  from  the g ra ph  where  the i ntersecti ons ar e  th e sam e as in  th e previ ou s  ex e r ci se.           Figure  7. Com par is on of t he  s i m ulate d  path   against t he  cal culat ed path  of  the m ov in g obst acl e for  a ti m e step  of 0.0 002s an d wit h o bs ta cl e  sp ee d of   10m s - 1  a nd takin g  t he  y intersect io ns as  bein g 102 a nd 10 0 for the   seco nd and  fi rs t virtual  wind ow re sp ect ively       Anothe r  e xam ple  is  pe rfor m ed  with   a  hi gh e r   sp ee d  of  10 m s - 1  (10 00 cm s - 1).  Ta ble  3  s ho ws  the  po int  of   inte rsecti on s.  It  is  the  sam e  as  the  obsta cl e  with  a  sp ee d  of  500c m s - 1,   an d  thus  the  per ce ntage  e rror s  a re  si m il ar  too .  O n  the  oth e r  ha nd ,  if  the  s peed   is   increase d  to  1200cm s - 1,   the  slop e  per ce nta ge  er ror  inc rea sed  to  2%,  w hile  sim il arly   the  y - int e rcep t  pe rcen t age  e rror  is  ca lc ulate d  to   be   100% .  T his  c orr oborat es  the   lim its   that was  calc ul at ed  an d sh ow n  in  Ta ble 1.       Table  3.  T he   P os it ion C oor di nates  of  t he  M ov i ng Obstac le   in the   Vici nity   of  First   (y=1 00cm )    and  Sec ond  (y =102cm )  Virtu al   W in dows  Havi ng  a  Sp ee d  of  10 00 cm s - 1   Virtual win d o w   Co o rdin ates (c m )   x   y   Seco n d   9 9 .96   1 0 1 .96   (10 2 .0)   First   9 7 .98   9 9 .98   (10 0 .0)       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   13 , N o.   1 ,  Ja nu a ry 20 19   :   94   –   101   100   Fo r  c om par iso n,   a no t her   e xa m ple  is  giv en  with  a  tim e  step   of  0.0 05s.  Fi gure  8  s how  a  sam ple  of   the  out pu t  from  the sim ulatio n  a nd Fi g ure   9  t he path  plo tt e d  as  a grap h.           Figure  8. A  sa m ple o f  the cal culat ion s  as a n im age cap tu red from  Mi cro sof t  Excel™  at a t i m e step o f  0.005s       The  sl op e  was   fou nd  to  be  1.14  gi ving  a  per ce ntage   er r or   of  14% .  T he   y - interce pt  is  at   - 11. 31.     This  giv es   a  pe rcen ta ge  e rror  of 66 5.4%. Th ese val ues  c orr oborat es the li m it s that was  gi ven  i n  Ta ble  1.           Figure  9. Com par is on of t he  s i m ulate d  path   against t he  cal culat ed path  of  the m ov in g obs ta cl e for  a ti m e step  of 0.0 05s       4.   CONCL US I O N   It  was  s how n  t hat  the  syst em   was  a ble  to  det erm ine  the  path  of  the  m ov in g  obsta cl e  s o  long  as  t here   is  an  intersect ion   eac h  with  t he  tw o  virt ual  windows.  For  the  exer ci ses  di d,   the  pe rce ntage  offset  er r or  was   fou nd to be les s tha n 0.1%.   This  bo des  ve r y  well   fo r  the  syst e m   as  th e  offset  erro r  do es  no t  af fect  th e  correct   deter m inati on   of   the p at h of t he un i form l y  m ov ing   obsta cl e.       ACKN OWLE DGME NT   The  a utho rs  w ou l d  li ke   to   ac knowle dge  t ha t  this  re searc h  pro j ect   is  fun de d  from   a  gr a nt   awarde d  by  the Mi nistry  of H ig he r  E du cat ion :  FR GS / 1/2017/ICT 04/UI TM/ 02 /5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Ap plicati on o f  Virt ua l Wi ndow s to Det ermi ne  the P ath of  a Un if ormly  M ov ing   O bs tacle   ( M.U .  Ka m alud din )   101   REFERE NCE S   [1]   Ge  SS   &  Cui  YJ,   “ Dy n amic  m oti on  pla nning  for  m obil e  robots  us ing  pote ntial  fi eld m et hod”,   Proc .   IEE E  Int .   Conf .   Aut onomous   Ro bots ,   vol .   13(3) ,   pp.   207   –   222 ,   2 002 .   [2]   Yin  L  et   al ,   “ A  new  pote nti a l  fi el d  m et hod  for  m obi le   robot  path  pla nning  in  the   d y namic  env ir onm ent s”,   Asian  Journal  of   Contr ol ,   vo l. 11(2), pp .   214   –   225 ,   200 9 .   [3]   Sugi y ama  S  et   al ,   “ Path  pla nnin g  of  a  m obil e  robot  for  avoi ding   m oving  ob stac l es  with  improved  vel oci t y   con tr ol   b y   using t h e  h y d rod y nami c  pot en t ia l ”,  IE EE Int .   Conf.   on   Int el l ig ent   Robot s and   S yste ms ,   2010 .   [4]   Li u  C  et   al ,   “ Path  pla nning  of  m obil e  robot  usin g  new  pote nti a l  fie ld  m et hod  in  d y nami c  envi ron m ent ”,   IE EE   Int .   Conf.   on   Natural   Computati on ,   2 011 .   [5]   Li   L  et   al ,   “ Present  state  and  fut ure   deve lopmen t   of  m obil e  robot  te chno log y   r ese a rch ”,   Robot ,   vo l.  24(5),   pp.   475  –   480,   2002 .   [6]   Raj a  P  &  Pugaz hent i  S,   “ Path  p la nning  for   a  m obil e  robo t  in   d y nami c  env iron m ent s”,   Int .   Jou rnal  of  Ph ysic al  Sci en ce s ,   vol. 6( 20),   pp .   4721   –   4731,   2011 .   [7]   Boschia n  V  &  Prus ki  A,  “ Grid  m odel ing  of  robot  ce l ls:  A  m em or y - eff icient   app roa ch”,  Journal  of  Inte l li gen t  an d   Robot ic Sy st ems ,   vol. 8(2), pp. 20 1  –   203 , 1993 .   [8]   Mac iej  P  et   a l ,   “ Le e - a lgori thm   base d  pat h   rep la nner   for   d y na m ic   envi ronm en ts”,   Int .   Conf .   on  Signal s  and  El e ct ronic   Syst e ms ,   2012 .   [9]   Mac iej  P  et   al ,   “ Obs ta cl e  avoi d anc e  proc edur e  and  Le e  a lgori t hm   base d  pat h  r epl ann er  for  autonom ous  m obil e  pla tforms ”,  Int.  Journal  of   Elec t ronics  and  Tel ecom municat ions ,   vol.   59(1) ,   pp .   8 5  –   91 ,   2013 .   [10]   Manso r  MA  &  Morris  AS ,   “ Pat h  pla nning  in  unknown  envi ronm ent   with  obstac le s  using  virt ua l  window”,   Journa l   of  Int el l ige nt   an d  Robotic  S ystem s ,   vol. 24(3), p p.   235   –   251 ,   19 99 .   [11]   Thrun,   Seb astian ,   "Toward   Robot ic   C ars".  Comm unic ati ons   of the   ACM .   vol .   53   (4 )  pp  99 – 106 ,   20 10 .   [12]   La ss a,   Todd  " Th e  Beg inni ng  o f  t he  End   of  Driv in g".  Motor  Tr end .   (Janua r y   2013).   Ret ri eve d  1   Sept ember  2014.   [13]   Europe an  Road m ap  S m art   S y st ems   for  Auto ma te d  Driving ,   E uropean  Technol ogy  Pl a tf orm   on  Smar t  Syste ms   Inte gration   ( EP oSS) ,   2015.   [14]   Mansor  MA ,   “ Modell ing  and  Sim ula ti on  of  M obil e  Robo t  Ma nipul at ors  Movi ng  in  a   Space  with  Obs ta c le”,   P hD  The sis,  Univ ersi t y   of  Sheff ield,   Ma y   1998 .   [15]   htt p:// www . robotshop.c om/4wd - omni - direc t ional - mobile - robot - kit - 2. html   [16]   htt p:// www . dfro bot. com/ inde x . p hp?route=product /p roduct & p ath =37 & p roduct_i d=361   [17]   htt p:// www . core conagv s.c om/pr oduct s/   [18]   Chung  W  et   al ,   “ High  spee d  navi ga ti on  of  a  m obil e  robot  base d  on  robot’s  expe ri ences”,   JS ME  Robot ic s  an d   Me chat roni cs  C onfe renc e ,   2006 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.