طراحی مسیر ربات متحرک با استفاده از روش میدان پتانسیل در شرایط مرز متحرک

از اواسط دهه 60 میلادی، زمانی که علم کنترل به صورت علمی مستقل مطرح گردیده و کامپیوترهای دیجیتال به کمک محققین آمدند، بیشتر علوم بشری به سمت رباتیک همگرا شدند. جذابیت های منحصر به فرد این علم به همراه انگیزه های مختلف اقتصادی، سیاسی، علمی، نظامی و غیره، توسعه این آرزوی دیرباز بشری را سرعت بخشید. وقتی سیر پیشرفت های روزافزون رباتیک با هوش مصنوعی همراه گشت، دامنه بسیار وسیعی از تحقیقات علمی را به سوی خود معطوف نمود. سیستم های خودکار را می توان فصل مشترک رباتیک و هوش مصنوعی نامید. یکی از مهمترین پایه های سیستم-های خودکار، طراحی مسیر است. روش های مختلفی برای حل مسایل طراحی مسیر پیشنهاد شده اند. اما این روش ها در محیط های کاری حقیقی کارایی بالایی از خود نشان ندادند، تا اینکه روش میدان پتانسیل توسط پروفسور خطیب پیشنهاد گردید. تحقیقات فراوانی بر روی این ایده انجام گرفته و روش های مختلفی بر مبنای آن پیشنهاد گردید. در سال 2000 میلادی پرفسور ونگ میدان پتانسیل حرارتی را پیشنهاد نمود. در این پایان نامه طراحی مسیر بر مبنای پتانسیل حرارتی برای شرایط مرز متحرک، مورد بررسی قرار گرفته است. شرایط مرز متحرک یکی از شرایط حقیقی در محیط های صنعتی است، و به معنای مجموعه نقاطی است که نسبت به یکدیگر هیچ برتری ندارند. در این پایان نامه الگوریتم مناسبی با استفاده از روش تفاضل محدود، برای حل مسایل طراحی مسیر ارائه شده است، که با تقریبی مناسب مسایل طراحی مسیر را می تواند با سرعت بالا حل نماید. همچنین مسایل مختلفی با این الگوریتم حل شده و مدل مناسبی با استفاده از مفهوم شرایط مرزی در انتقال حرارت برای مرز متحرک ارائه و شبیه سازی شده است. از ویژگی های این الگوریتم، می توان به تناسب فیزیکی مسئله در محیط های مختلف کاری، کارایی مناسب در محیط های متفاوت، ثابت بودن روش حل، استفاده از خواص ذاتی توابع هارمونیک که دارای مینیمم موضعی نیستند، بهینگی کامل در محیط، و قطعیت رسیدن به جواب (در صورت وجود جواب)، اشاره نمود. همچنین با استفاده از تکنیک های پتانسیل تصادفی، طراحی مسیر برای محیط های متقارن نیز امکان پذیر شده، و مشکل مینیمم های نسبی حل گردیده است.