مسیریابی ربات بستر پویا در محیط ناشناخته بر مبنای مفاهیم کنترل کننده ی افق پیش بین و مخروط تصادم سرعت

در این پژوهش، الگوریتمی نوین که ترکیبی از برنامه ریزی گسسته، بهینه سازی محدب، قیود مخروط تصادم سرعت و افق پیش بین می باشد، برای مسیریابی و کنترل بلادرنگ و عاری از تداخل ربات های متحرک ارائه می گردد. در این مقاله، محیط مورد نظر محیط ناشناخته می باشد که الگوریتم ارائه شده برای دو سناریو مجزا، یکی برای محیط ناشناخته ی ثابت و دیگری محیط ناشناخته ی پویا با استفاده از بسته ی نرم افزاری سی وی ایکس در شبیه ساز متلب ابتدا شبیه سازی می شود و سپس در ادامه با در نظر گرفتن ملاحظات لازم برای ربات واقعی، الگوریتم بر روی ربات ای پاک در محیط رآس پیاده سازی می گردد. به منظور پیاده سازی از حل کننده ی گوروبی با مجوز آموزشی استفاده می گردد. به منظور محدب سازی قیود نامحدب، از روش برنامه نویسی مخلوط عدد صحیح خطی استفاده می شود. همچنین، تمامی قیود باید حالت خطی خود را در افق های بعدی نیز حفظ نمایند. از این رو، برای اجتناب از برخورد، از دو نوع قید استفاده می شود. در افق اول، از قید مخروط تصادم به منظور تضمین عدم برخورد و در افق های بعدی از قیود مبتنی بر مفهوم روش باگ به منظور عدم برخورد و همچنین مدل کردن قسمتی از نامعینی ها در اندازه گیری موقعیت و سرعت ها استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که این الگوریتم از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار بوده و در تمامی موارد ایمنی و عدم برخورد با موانع رعایت می شود. همچنین زمان حل در هر مرحله کمتر از ۰.۰۰۴ ثانیه و حاکی از بلادرنگ بودن این الگوریتم برای مسیریابی این نوع ربات می باشد.

کلیدواژه ها:

Mobile robots motion planning ، Convex optimization ، Velocity obstacle ، Receding horizon control ، Collison avoidance ، مسیریابی ربات متحرک ، بهینه سازی محدب ، مخروط تصادم سرعت ، کنترل افق پیش بین ، اجتناب از برخورد