مسیریابی ربات بستر پویا در محیط ناشناخته بر مبنای مفاهیم کنترل‌کننده‌ی افق پیش‌بین و مخروط تصادم سرعت

Abstract

در این پژوهش، الگوریتمی نوین که ترکیبی از برنامه‌ریزی گسسته، بهینه‌سازی محدب، قیود مخروط تصادم سرعت و افق پیش‌بین می‌باشد، برای مسیریابی و کنترل بلادرنگ و عاری از تداخل ربات‌های متحرک ارائه می‌گردد. در این مقاله، محیط مورد نظر محیط ناشناخته می باشد که الگوریتم ارائه شده برای دو سناریو مجزا، یکی برای محیط ناشناخته‌ی ثابت و دیگری محیط ناشناخته‌ی پویا با استفاده از بسته ی نرم افزاری سی وی ایکس در شبیه ساز متلب ابتدا شبیه‌سازی می‌شود و سپس در ادامه با در نظر گرفتن ملاحظات لازم برای ربات واقعی، الگوریتم بر روی ربات ای پاک در محیط رآس پیاده‌سازی می‌گردد. به منظور پیاده سازی از حل کننده ی گوروبی با مجوز آموزشی استفاده می‌گردد. به منظور محدب سازی قیود نامحدب، از روش برنامه نویسی مخلوط عدد صحیح خطی استفاده می‌شود. همچنین، تمامی قیود باید حالت خطی خود را در افق‌های بعدی نیز حفظ نمایند. از این رو، برای اجتناب از برخورد، از دو نوع قید استفاده می‌شود. در افق اول، از قید مخروط تصادم به منظور تضمین عدم برخورد و در افق‌های بعدی از قیود مبتنی بر مفهوم روش باگ به منظور عدم برخورد و همچنین مدل کردن قسمتی از نامعینی ها در اندازه‌گیری موقعیت و سرعت‌ها استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهند که این الگوریتم از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار بوده و در تمامی موارد ایمنی و عدم برخورد با موانع رعایت می‌شود. همچنین زمان حل در هر مرحله کمتر از 0.004 ثانیه و حاکی از بلادرنگ بودن این الگوریتم برای مسیریابی این نوع ربات می‌باشد.