پرهیز از قفل شدگی در برنامه ریزی حرکت چندرباتی با استفاده از شبکه های پتری

با توجه به رشد و توسعه تکنولوژی و استفاده وسیع از ربات ها در زمینه های مختلف خصوصاً صنعت، مطالعه چگونگی حرکت ربات ها و نحوه برنامه ریزی آن ها برای دستیابی به برنامه ای بهینه که با استفاده از آن بتوان تحت کوتاه ترین مسیر و کمترین زمان ربات را به مقصد رساند از اهمیت به سزایی برخوردار است، چراکه این برنامه می تواند بخش عظیمی از هزینه ها را کاهش دهد. در مسائل برنامه ریزی حرکت چند رباتی فضا بزرگترین محدودیت مسئله تلقی می شود. اغلب به دلیل نبود فضای کافی در اطراف ربات ها و ایجاد قفل شدگی آن ها نمی توانند بدون اینکه مانع مسیر یکدیگر شوند، به هدف خود برسند. قفل شدگی به وضعیتی گفته می شود که در آن دو یا چند ربات قصد استفاده از یک منبع مشترک (فضا) را در یک زمان داشته باشند. شبکه های پتری ابزاری برای مطالعه سیستم ها هستند که با استفاده از تئوری آن می توان مدل ریاضی سیستم را بوسیله یک شبکه پتری گرافیکی مدل سازی کرد. بنابراین تئوری شبکه های پتری بر پایه ی مدل سازی و طراحی سیستم ها بنا نهاده شده است. در پژوهش حاضر مسئله برنامه ریزی حرکت چند رباتی توسط شبکه پتری زمان دار اولویت بندی شده، مدل سازی شده است. در این مدل ابتدا شبکه پتری بر پایه ی مسیری که توسط الگوریتم پیشروی سریع برای هریک از ربات ها بدست آمده است، ساخته می شود. سپس به وسیله ی تئوری گراف و الگوریتم موج رو به جلو و روش مینکفسکی اصلاحات لازم روی شبکه انجام می گردد. در نهایت با استفاده از ابزار زمان و اولویت در شبکه پتری زمان دار، حرکت ربات ها تحت کوتاه ترین مسیر آن ها برنامه ریزی می شود، به طوری که هیچ یک از آن ها با یکدیگر و با موانع برخورد نکرده و دچار قفل شدگی نشوند. اولویت گذاری مدل توسط قوانینی که با استفاده از ویژگی های سیستم استخراج شده اند، انجام گردیده است. این مدل شبکه پتری قادر است هر نوع قفل شدگی در حرکت ربات ها به سمت هدف را حل نماید و با استفاده از ویژگی های آن، ربات ها می توانند با میانگین 2.8 درصد انحراف از کوتاه ترین مسیر به مقصد برسند. این در حالی است که الگوریتم a* به دلیل عدم استفاده از قوانینی برای رفع قفل شدگی به طور میانگین 8.5 درصد انحراف از کوتاه ترین مسیر را داراست.