روش جستجوی تدریجی جدید برای طراحی مسیر سیستم های چندرباتی

یکی از این چالش های مساله طراحی مسیر چندرباتی، افزایش ابعاد فضای جستجو به صورت نمایی همراه با افزایش تعداد ربات ها در محیط عملیات است. بنابراین، به الگوریتم هایی نیاز است که دارای کارایی محاسباتی بوده و بتوانند مسیرهای بهینه و بدون برخورد ربات ها را در زمان محدود طراحی کنند. در این مقاله یک الگوریتم طراحی مسیر مرکزی برای هدایت ربات ها در محیط عملیات مشترک ارائه شده است. این الگوریتم یک روش جستجوی اکتشافی تدریجی است که در آن الگوریتم ‎D* Lite‎ به منظور تطبیق با حالت چندرباتی توسعه داده شده است. هماهنگی در طراحی مسیر برای تمام ربات ها بر اساس مفهوم زمان تصرف بوده که در ساختار مدل مفهومی محیط پیاده سازی شده است. همچنین، یک تابع مرکزی جهت به روزرسانی اطلاعات مدل مفهومی محیط و حرکت تدریجی ربات ها توسعه داده شده است. به منظور ارزیابی روش پیشنهادی، دو گروه شبیه­سازی­های استاتیک و پویا انجام شده است. در دسته اول، تمرکز بر مطالعه اثر پارامترهای الگوریتم است. نتایج نشان می­دهد که الگوریتم پیشنهادی قابلیت طراحی مسیر برای ۴۰ ربات در محیطی با ۵۵ درصد فضای آزاد را دارد و نیز رابطه زمان محساباتی و تعداد ربات­ها غیر نمایی است. دسته دوم شبیه­سازی­ها در محیط سه­بعدی Gazebo انجام شده که به صورت برخط و پویا است. نتایج روش پیشنهادی با روشی بر اساس میدان­های پتانسیل مصنوعی برای تعداد ۱۴ ربات مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان می­دهد که با افزایش تعداد ربات­ها از ۹ عدد، زمان انجام عملیات برای روش مبتنی بر میدان پتانسیل افزایش زیادی پیدا کرده و یا غیرممکن می­شود.

کلیدواژه ها:

path planning ، multi-robot systems ، incremental Search ، autonomous mobile robots ، طراحی مسیر ، سیستم های چند رباته ، جستجوی تدریجی ، ربات خودکار