ارزیابی نقش الگوریتم A* در افزایش کارایی مسیریابی ربات متحرک در محیط های دارای مانع

مسیریابی بهینه ربات های متحرک در محیط های پیچیده و دارای موانع، یکی از چالش های اساسی در حوزه رباتیک کاربردی به شمار می رود. وجود موانع استاتیک و دینامیک، پیچیدگی محاسباتی بالا و نیاز به تعادل بین بهینه بودن مسیر و سرعت تصمیم گیری، الگوریتم های جستجو را با محدودیت های جدی مواجه کرده است. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی نقش الگوریتم A* در افزایش کارایی مسیریابی ربات متحرک در محیط های دارای مانع انجام شده است. روش پژوهش از نوع شبیه سازی کامپیوتری بوده و محیط های دوبعدی grid-based با تراکم های مختلف موانع (کم، متوسط و بالا) و اندازه های متفاوت طراحی گردید. الگوریتم A* با الگوریتم های پایه ای Dijkstra و BFS و همچنین نسخه های هیبریدی مقایسه شد. معیارهای ارزیابی شامل طول مسیر طی شده، تعداد گره های گسترش یافته، زمان اجرای الگوریتم و مصرف حافظه بودند. نتایج نشان داد که الگوریتم A* به طور میانگین ۲۶ تا ۳۴ درصد طول مسیر کوتاه تری نسبت به الگوریتم های غیرمطلوب تولید می کند و تعداد گره های گسترش یافته را بین ۳۸ تا ۴۷ درصد کاهش می دهد. همچنین در محیط های با تراکم مانع بالا، این الگوریتم تعادل بهتری بین بهینه بودن و سرعت جستجو برقرار کرد و زمان اجرای آن در مقایسه با Dijkstra به طور قابل توجهی کمتر بود. یافته ها حاکی از آن است که الگوریتم A* همچنان یکی از کارآمدترین روش ها برای مسیریابی ربات در محیط های دارای مانع محسوب می شود، هرچند ادغام آن با تکنیک های هوشمند نوین می تواند عملکرد آن را در محیط های دینامیک واقعی بیش از پیش بهبود بخشد. این پژوهش می تواند مبنایی برای توسعه الگوریتم های هیبریدی در کاربردهای عملی رباتیک باشد.

کلیدواژه ها:

الگوریتم A* ، بهینه سازی مسیر ، ربات متحرک ، مسیریابی ، محیط های دارای مانع