طراحی مسیر روی خط برای ربات خودمختار زیرسطحی در یک بستر تقریبا ناشناخته به روش درخت جستجو سریع تصادفی محلی

تقریبا ناشناخته بودن محیط بیکران دریا ها و نبود نقشه دقیق قبلی از فضای کاری یکی از چالش های فعلی ربات های خودمختار زیرسطحی در انجام ماموریت های محوله می باشد. هدف این پژوهش، طراحی مسیر بصورت روی خط برای یک ربات خودمختار زیرسطحی از موقعیت و سرعت ابتدایی به موقعیت و سرعت هدف در یک فضای کاری تقریبا ناشناخته با حضور موانع از پیش نامعلوم می باشد. برای این منظور، الگوریتم طراحی مسیر درخت جستجو سریع تصادفی محلی برای ربات معرفی می گردد. الگوریتم مذکور شامل سه جزء به هم پیوسته: ماژول طراحی مسیر، ماژول طراحی مسیر محلی بلادرنگ و ماژول تشخیص مانع می باشد. هر یک از گره های تولیدی توسط ماژول طراحی مسیر و شاخه های مربوطه از منظر قیدهای سینودینامیکی ربات توسط کنترل کننده سطح پایین و مدل دینامیکی غیرخطی بررسی می-شوند. چنانچه گره و شاخه بطور همزمان قیدهای مذکور را در بازه زمانی مدنظر برآورده نمایند، به همراه سیگنال های کنترلی توسط الگوریتم طراحی مسیر برای طراحی مسیر نهایی ذخیره می گردند. چنانچه ماژول تشخیص مانع ربات، مانعی از پیش نامعلوم را بر روی مسیر طراحی شده تشخیص دهد، ماژول طراحی مسیر محلی بلادرنگ به منظور اجتناب از برخورد با آن، درخت جستجو سریع تصادفی محلی را از موقعیت و وضعیت فعلی ربات به نزدیک ترین گره درخت طراحی شده توسعه می دهد. الگوریتم پیشنهادی به منظور ارزیابی برروی یک کامپیوتر صنعتی تک بورد پیاده سازی شده و بصورت زمان حقیقی در محیط xPC-Target متلب مورد آزمون پردازنده در حلقه قرار گرفت. نتایج آزمون نشان می دهد که ربات به کمک الگوریتم طراحی مسیر پیشنهادی نه تنها قادر به اجتناب از برخورد با موانع از پیش نامعلوم می باشد، بلکه به دلیل ماهیت تصادفی آن، از سرعت مطلوبی در طراحی مسیر در محیط های متشکل از موانع بسیار، بصورت روی خط برخوردار است.

کلیدواژه ها:

ربات خودمختار زیرسطحی ، طراحی مسیر ، بستر تقریبا ناشناخته ، درخت جستجو سریع تصادفی محلی ، آزمون پردازنده در حلقه