روش جستجوی تدریجی جدید برای طراحی مسیر سیستم‌های چندرباتی

Abstract

یکی از این چالش‌های مساله طراحی مسیر چندرباتی، افزایش ابعاد فضای جستجو به صورت نمایی همراه با افزایش تعداد ربات‌ها در محیط عملیات است. بنابراین، به الگوریتم‌هایی نیاز است که دارای کارایی محاسباتی بوده و بتوانند مسیرهای بهینه و بدون برخورد ربات‌ها را در زمان محدود طراحی کنند. در این مقاله یک الگوریتم طراحی مسیر مرکزی برای هدایت ربات‌ها 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 ربات‌ها بر اساس مفهوم زمان تصرف بوده که در ساختار مدل مفهومی محیط پیاده‌سازی شده است. همچنین، یک تابع مرکزی جهت به‌روزرسانی اطلاعات مدل مفهومی محیط و حرکت تدریجی ربات‌ها 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 40 ربات در محیطی با 55 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 14 ربات مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان می­دهد که با افزایش تعداد ربات­ها از 9 عدد، زمان انجام عملیات برای روش مبتنی بر میدان پتانسیل افزایش زیادی پیدا کرده و یا غیرممکن می­شود.