برنامه ریزی حرکت بهنگام روبات های ماشین واره ی منفرد و چندتایی با استفاده از روش پیشروی سریع (fmm)

مسیریابی روبات عبارتست از یافتن یک توالی حرکت برای روبات که در محیطی با اشیای ثابت یا متحرک از ‏یک نقطه آغازین شروع شده و بدون برخورد با موانع به یک نقطه ی پایانی ختم می گردد. این مبحث از منظر محدودیت های دینامیکی به دو دسته هولونومیک و غیرهولونومیک تقسیم می-شود. در ناحیه عاری از مانع، در حالت اول روبات آزادانه می تواند از هر نقطه به نقطه دیگر حرکت کند اما در حالت دوم به دلیل وجود محدودیت های دینامیکی دامنه حرکتی روبات محدودتر می-شود، به عنوان مثال یک ماشین نمی تواند به پهلو حرکت کند. روبات های ماشین واره و یدک کش که مملوس ترین روبات ها در عرصه ی صنعت هستند از دسته ی روبات های غیرهولونومیک می باشند. علیرغم کاربرد فراوانی که روبات های یدک کش و ماشین واره دارند (به عنوان مثال در سیستم های حمل و نقل) اما بیشتر الگوریتم های ارائه شده در زمینه برنامه ریزی حرکت مربوط به روبات های هولونومیک است که دلیل عمده آن نیز پیچیدگی برنامه ریزی حرکت روبات های غیرهولونومیک است. در این پایان نامه الگوریتمی جهت مسیریابی روبات های ماشین واره و یدک کش ارائه شده است که به وسیله روش پیشروی سریع -که یک روش حل عددی برای معادله دیفرانسیل جزئی غیر خطی eikonal است- و با کمک موانع مجازی مسیری ایمن و هموار برای روبات ماشین واره و یدک کش ایجاد می کند. مفهوم مانع مجازی برای اولین بار در برنامه ریزی حرکت روبات استفاده شده است. الگوریتم ارائه شده قادر به مسیریابی برای هر دو نوع روبات ماشین واره، dubins (فقط حرکت رو به جلو دارد) و reeds-shepp (هر دو نوع حرکت رو به جلو و عقب را دارد) است که برای نوع dubins الگوریتم کامل است. علاوه بر آن کوتاهترین مسیر ممکن را پیدا کرده و در عین حال دقیق، سریع و مستقل از شکل موانع است. همچنین با الهام از الگوریتم ارائه شده، الگوریتمی جهت مسیریابی روبات ماشین واره به صورت بهنگام گسترش داده شده است. در حالت بهنگام روبات هیچ اطلاعی از محیط ندارد و بوسیله حسگرهای خود محیط را شناسایی می کند. در نهایت با استفاده از الگوریتم ارائه شده در حالت بهنگام الگوریتمی جهت برنامه ریزی حرکت سیستم چند روباتی ماشین واره ارائه شده است.