هم کاری موبایل ربات‏ها در مسأله ی هُل دادن جعبه

در این رساله، به حل مسأله ی هُل دادن جعبه توسط ربات های متحرک پرداخته شد. هدف از انتخاب مسأله ی هُل دادن جعبه در این رساله، مباحث تئوری و عملی چالش برانگیزی است که در این زمینه ی پژوهشی به عنوان کلاسی از مسائل دستکاری اشیاء وجود دارد. این مسأله، نیازمند رسیدن به یک هدف سطح بالا یعنی قرارگرفتن جعبه در مکان مشخصی از محیط، با درنظر داشتن سطح پایینی از نیازمندی ها مثل اجتناب از مانع و حفظ تماس جابه جاکننده ها با جعبه است. در این رساله رفتارهای ربات در محیط به دو دسته ی کلی رهیابی و اعمال نیروی دسته جمعی تقسیم شد. سیستم رهیابی در دو حالت فواصل دور از جعبه و فواصل نزدیک جعبه بررسی شد. رهیابی ربات ها در فواصل دور از جعبه با استفاده از روش فازی به نام فازی-بریتنبرگ پیاده سازی شد. روش فازی-بریتنبرگ رهیابی نرم و کارایی در محیط های ناشناخته، برای ربات های متحرک با دو چرخ ثابت ارائه داد. از آنجا که این روش در فواصل نزدیک جعبه از کارایی لازم برخوردار نبود برای حل این مشکل نامطلوب، مکانیسم تعویض الگوریتم استفاده شد به گونه ای که در فواصل نزدیک جعبه سیستم رهیابی ربات ها با الهام از الگوریتم حشره پیاده سازی شد. در سیستم رهیابی از بینایی ربات استفاده و از روش پردازش تصویری به نام تشخیص لکه به منظور تشخیص جعبه در محیط استفاده شد. همچنین با کمک روش تشخیص لکه، روشی برای تخمین فاصله ی جعبه تا ربات پیاده سازی شد. در این رساله، جهت انتخاب یک استراتژی اعمال نیرو، روشی بر پایه ی الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات پیشنهاد شد. ابتدا مسأله ی اعمال نیرو به جعبه به یک مسأله ی بیشینه کردن تبدیل و سپس براساس آن یک تابع ارزیابی برای هر ذره در الگوریتم دسته ی ذرات، بر پایه ی مقدار و جهت نیروی وارد شده توسط ربات ها به جعبه، تعریف شد. در هر بار تکرار الگوریتم، بهترین مکان سراسری ذره به عنوان بهترین استراتژی ربات در اعمال نیرو به جعبه انتخاب و جعبه با این استراتژی به سمت مکان هدف هُل داده شد. ربات ها و محیط با استفاده از نرم افزار ویباتز شبیه سازی شدند تا قوانین و شرایط موجود در دنیای واقعی بر مسأله حاکم شود. ربات استفاده شده در این رساله ربات چمرو است که در دانشگاه شهید چمران اهواز طراحی و شبیه سازی شده است. مشاهدات و تجربه های به دست آمده از سیستم شبیه سازی شده نشان داد که با به کارگیری روش های گفته شده، جعبه با هم کاری ربات ها در مکان مطلوب در محیط قرار گرفت.