یکی از زمینه های فعال در عرصه علوم رباتیک، برنامه ریزی حرکت برای ربات های متحرک می باشد. احتراز از برخورد با موانع موجود در فضای کاری، اساس تحقیقات در زمینه برنامه ریزی حرکت ربات می باشد. بطور کلی مسائل برنامه ریزی حرکت از نوع pspace-hard و np-hard هستند. سیستم های چند رباتی نیز در واقع تعمیم یافته سیستم های تک رباتی می باشند که در آن ربات ها در یک محیط مشترک در کنار هم قرار دارند و با یکدیگر به طور مستقیم و غیر مستقیم تعامل می نمایند. پیچیدگی زمانی مسئله برنامه ریزی حرکت چند رباتی با افزایش تعداد ربات ها بصورت نمایی افزایش می یابد. در این پایان نامه از رویکرد مجزا جهت برنامه ریزی سیستم های چندرباتی استفاده شده است به این ترتیب که ابتدا مسئله چند رباتی به چندین سیستم تک رباتی تجزیه می شود و مسیر بهینه برای هر سیستم تک رباتی توسط الگوریتم هیوریستیک tvs بر روی نمودار ورونویی فضای کار، محاسبه می گردد. الگوریتم tvs ارائه شده در این تحقیق، مبتنی بر جستجوی دوطرفه و از خانواده جستجوی *a می باشد. tvs مسیر بهینه کلی را در زمان o(nlogn) می یابد بطوریکه در هر تکرار مسیر بهینه میان دو رأس را با استفاده از ویژگی های توپولوژی هندسی مسأله تخمین می زند و در دام بهینه های محلی قرار نمی گیرد. جهت برنامه ریزی سیستم چند رباتی از رویکرد نظریه بازی ها استفاده شده است. بطوریکه برای هماهنگی میان مسیر ربات ها از بازی های هماهنگی، تعادل نش و گراف های هماهنگی استفاده نموده ایم و الگوریتمی توزیع شده ارائه نموده ایم که در فضای کاری پیچیده و شامل ربات های دیسکی با شعاع های مختلف، از بروز تصادف میان ربات ها و حالات قفل شدگی ممانعت بعمل می آورد.

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.

همگام با پیشرفت علم و فناوری، روباتهایی ساخته می شوند که نسبت به نمونه های قبلی از قابلیت های بیشتری جهت انجام طیف وسیعی از کارها برخوردار هستند. برنامه ریزی حرکت روبات نیز به عنوان شاخه ای از علم روباتیک، به موازات ارتقای امکانات فیزیکی روباتها، روزبه روز اثربخش تر شده و روباتها را قادر می سازد از قابلیت های خود به طور بهینه استفاده کنند. موضوع تحقیق پایان نامه حاضر، مسئله ی پویش و کنکاش چند روباتی است که در آن چند روبات خودمختار با همکاری و هماهنگی با یکدیگر به کنکاش و جستجوی اقلام پراکنده در محیط ناشناخته می پردازند. اقلام پس از شناسایی شدن به روباتها تخصیص داده شده و توسط روباتها جمع آوری می شوند. برای پویش روباتها در محیط و یافتن اقلام پراکنده در آن، روش جدید multi-srt توسعه داده شده است. پس از یافتن اقلام، با توسعه ی مدلی شبیه به مسئله فروشنده دوره-گرد چندگانه، به حل مسئله جمع آوری اقلام پرداخته شده است. از طریق الگوریتم خوشه بندی k-means و استفاده از فاصله ژئودزیک، کلیه اقلام شناسایی شده در محیط به تعداد روباتها خوشه بندی شده و مسئله فروشنده دوره گرد چندگانه به چند مسئله فروشنده دوره گرد محلی تبدیل می شود، که با حل این توسط الگوریتم جستجوی a*، ترتیب جمع آوری اقلام برای هر روبات بدست آورده می شود. برای اینکه روباتها عملیات خود را در زمان های تقریباً مساوی به اتمام برسانند، با استفاده از الگوریتم فراابتکاری جستجوی ممنوعه، روشی معرفی شده که با لحاظ کردن ظرفیت های حمل و سرعت های متفاوت روباتها به متعادل سازی اقلام اختصاص یافته به هر روبات پرداخته می شود. در نهایت اقلام اختصاص یافته به هر روبات توسط روبات مربوطه جمع آوری می شوند که جهت انجام این کار مسیر حرکت هر روبات به روش گراف دیدنگار به دست آورده می شود.

امروزه ربات ها نقش بسیار پر رنگی در شاخه های مختلف علمی و صنعتی پیداکرده اند، کمتر کارخانه تولیدی را می توان یافت که از ربات ها در کارهای روزمره خود بهره ای نبرده باشد. در این میان ربات های سیار جایگاه ویژه ای یافته اند. گسترش کاربرد، نیاز به هدایت و مسیریابی ربات ها را به صورت جدی تری مطرح می سازد. با تکیه بر این واقعیت، محققین از همان ابتدا، برنامه ریزی حرکت ربات های سیار را مورد توجه قرار داده و روش های متنوعی را برای حل این مسئله پیشنهاد داده اند. در این تحقیق روشی برای هدایت ربات ها به صورت عام و پیاده سازی آن بر روی ربات نامحدب، l- شکل، ارائه می شود. در بخش اول، با استفاده از تکنیک-های مختلف مسیرهای متنوعی را بدست آورده و آنها را از لحاظ چندین شاخص با هم مقایسه و از طریق تکنیک های تصمیم گیری رتبه بندی می کنیم. در ادامه و در فصول بعدی با تکیه بر این مسیرها، کوریدری برای ناوبری ربات ساخته می شود. کوریدر، اجتماعی از دوایر با کلیرنس بیشینه در کلیه نقاط مسیر برگرفته از نمودار ورونویی است. تعریف ما از کوریدر، تعریفی صریح است، یعنی ما کوریدر را بر اساس تعداد زیادی نقطه روی محیط آن می شناسیم. مزیت اصلی این رویکرد، داشتن بستری ایمن و عاری از موانع برای هدایت هر نوع رباتی به ویژه ربات مدنظر این تحقیق می باشد که از پیچیدگی های خاص خود برخوردار است. گام بعدی، بهره-گیری از کوریدر حاصله و تعیین نواحی است که ربات می تواند بدور از برخورد و بدون چرخش خاصی نقل مکان کند. برای انجام این کار تکنیک مینکفسکی داخلی ارائه خواهد شد که از مفهوم تفاضل مینکفسکی بهره می گیرد. به دلیل اینکه روش مینکفسکی داخلی توانایی لحاظ کردن چرخش ربات را ندارد و ربات ناچار است تا خاتمه مسیر جهت گیری اولیه خود را حفظ کند، الگوریتمی بر اساس هندسه کوریدر و ربات پیشنهاد و در شرایط و سناریو های متنوع سنجیده می شود.

با توجه به گسترش استفاده از سیستم های اتوماسیون در محیط های صنعتی، لزوم توجه عمیق به برنامه ریزی حرکت روبات به عنوان یکی از اساسی ترین بخش های سیستم های اتوماسیون، ضروری به نظر می رسد، با توجه به اینکه چند روباتی و چند هدفه نمودن مساله، شرایط مساله را به دنیای واقعی، نزدیکتر می کند، هدف این رساله، طراحی الگوریتم های جدید برای برنامه ریزی حرکت چند روباتی با اهداف چندگانه قرار داده شده است. الگوریتم توسعه داده شده، یک روش سلسله مراتبی در دو سطح کلان و محلی می باشد که در آن با بهره گیری و تلفیق تکنیک های ابتکاری prm و فرابتکاری ipso (که نوع بهبود یافته الگوریتم pso می باشد)، برنامه ریزی حرکت روبات و اجتناب از موانع در دو لایه محلی و کلی انجام می گیرد. مراحل توسعه الگوریتم به چهار مرحله کلی تقسیم شده است که در مرحله اول برنامه ریزی حرکت تک روباتی نقطه ای با دو هدف کوتاه ترین و هموارترین مسیر در یک محیط نابهنگام ارائه می گردد. در دومین مرحله، شرایط مرحله اول، به صورت چند روباتی بررسی و حل می شود. در این مرحله، همچنین اصلاحی در همواری مسیر بدست آمده انجام می گیرد. در مرحله سوم، برنامه ریزی حرکت تک روباتی دیسکی در محیط بهنگام با سه هدف کوتاه ترین، هموارترین و امن ترین مسیر ارائه می شود که در آن از شبکه ورورنویی جهت تامین امنیت مسیر استفاده می شود. در مرحله چهارم، برنامه ریزی حرکت چندروباتی دیسکی در محیط بهنگام با چهار هدف همزمان ارائه می شود. در این قسمت علاوه بر چندروباتی نمودن مرحله قبل در محیط بهنگام، هدف حداقل کردن انرژی نیز به سایر اهداف اضافه می شود. در کلیه مسائل مذکور، مقایسه هایی با دیگر الگوریتم ها از جمله الگوریتم های دایکسترا، ژنتیک اصلاح شده و الگوریتم منفی دسته پرندگان (npso) صورت گرفته است و نتایج تحلیل و بررسی شده است. نتایج نشان دهنده برتری روش پیشنهادی مبتنی بر pso نسبت به سایر روشها است.

همگام با پیشرفت روزافزون فن آوری اطلاعات و گسترش کاربردهای آن در علوم مختلف، روبات ها نیز به طور وسیعی مورد استفاده قرار گرفته اند. در این راستا، یکی از زمینه های مهم به کارگیری آنها امور نظامی، امنیتی و پلیسی بوده است. با آنکه نیاز کشور به روبات های کارا جهت کاهش تلفات انسانی و افزایش دقت در عملیات پلیسی (مانند مقابله با تهدیدات اجتماعی خرابکارانه، تهدیدات مرزی و غیره) مبرم و محسوس است، تحقیقات کمی در این خصوص در کشور صورت گرفته است. این پژوهش با هدف اصلی طراحی مکانیزمی موثر جهت انجام مأموریت های پلیسی با توانایی اکتشاف، شناسایی و خنثی سازی تهدیدات مخرب اجتماعی (شامل مواد منفجره) انجام شده است، که در آن ضمن شناخت انواع مواد منفجره، به بررسی مکانیزم های گوناگون حرکتی به کار رفته در روبات ها (با توجه ویژه به روبات های نظامی و پلیسی موجود در جهان) پرداخته شده و با تجزیه و تحلیل نیازهای واقعی، جزئیات ویژگی های اصلی یک روبات پلیسی استخراج و طرح مفهومی چنین روباتی ارائه شده است. همچنین در این پژوهش، به منظور بررسی کاربردی طرح مفهومی توسعه داده شده، مدلسازی و ساخت یک نمونه آزمایشگاهی از روبات پلیسی مشتمل بر یک سکوی متحرک با مکانیزم حرکتی ترکیبی شنی و چرخی، یک بازوی روباتی با 6 درجه آزادی نصب شده بر سکو، و مکانیزم دوربین دوچشمی در حد مقدورات کارگاهی و قطعاتِ قابل تأمین، صورت گرفته است. یافته های پژوهش نشان داده است که به کارگیری روبات های نظامی و پلیسی در کشور اجتناب ناپذیر بوده و امکان طراحی، مدلسازی و ساخت چنین روبات هایی در کشور وجود دارد. جهت تولید نمونه کاربردی این روبات بایستی پژوهش های بیشتری به منظور طراحی و تولید حسگرهای خاص مواد منفجره، گازهای سمی و غیره انجام شده و با سرمایه گذاری جدی، روبات هایی پیشرفته و منطبق با شرایط و فرهنگ کشور طراحی و تولید نمود.

از زمانی که شبکه ها توانایی ارسال ترافیک رسانه ای پیوسته مانند صوت و تصویر را بدست آوردند، استفاده از آنها برای کاربردهای چندرسانه ای اهمیت بیشتری پیدا کرده است و موجب افزایش تقاضا برای استفاده و بکارگیری کاربردهای رسانه ای از طریق شبکه شده است. ارتباطات چندرسانه ای معمولاً نیازمند ارسال اطلاعات مشابه به مقاصد مختلف است. زمانیکه قرار باشد اطلاعات زیادی به زیرمجموعه ای از کاربران ارسال شود، ارسال چندمقصدی بهترین راه ممکن برای این امر است. علاوه بر این برخی کاربردهای چندرسانه ای مانند ویدئو کنفرانس نیازمند برخی الزامات خاص هستند که کیفیت خدمات ارائه شده را تضمین کنند. 2 موضوع اساسی در پشتیبانی از کیفیت خدمت در شبکه ها وجود دارد که عبارت است از تعیین مشخصه های کیفیت خدمت و مسیریابی کیفیت خدمت. مسیریابی کیفیت خدمت نه تنها انتخاب مسیر برای ارسال داده از مبدأ به مقصد است بلکه انتخاب مسیر باید به گونه ای باشد که محدودیت های اعمال شده برای کیفیت را رعایت کرده یا بهینه کند. در ر وش های ارسال چندمقصدی معمولاً مسیر ارسال بسته از طریق ساخت یک درخت چندمقصدی انجام می گیرد که در صورت نیاز محدودیت هایی نیز هنگام ساخت درخت در نظر گرفته می شود. در این کار تحقیقاتی با استفاده از الگوریتم ابتکاری کندوی زنبور عسل که از الگوریتم فراابتکاری جامعه زنبورها الهام گرفته شده است، راه حل جدیدی (bdcbm) برای ساخت درخت چندمقصدی با محدودیت های پهنای باند و تأخیر در ارسال بسته ارائه شده است. از جمله ویژگی های درخت پیشنهادی، می توان به ساخت درخت چندمقصدی بصورت توزیع شده اشاره کرد که این امر نیاز به داشتن نقشه کامل ازشبکه توسط گره ارسال کننده بسته را برطرف می کند و بنابراین انعطافپذیری لازم را برای در نظر گرفتن تغییرات شبکه و کار با گروه های چندمقصدی پویا دارد. نتایج حاصل از شبیه سازی این الگوریتم و مقایسه آن با الگوریتم dmaco، پایین‏تر بودن تأخیر مسیر و نیز مقیاسپذیرتر بودن آن را برای کار با شبکه های بزرگ نشان می دهد.

امروزه روبات ها نقش مهمی در اتوماتیک کردن کارها و دنیای اتوماسیون دارند. بیشتر کارهای دقیق، تکراری، سخت یا غیر ممکن و خطرناک برای بشر مانند عملیات های نظامی یا نجات توسط روبات ها انجام می شود. یکی از انواع روبات ها، روبات های بازویی می باشند که در کاربردهای دنیای واقعی برنامه ریزی حرکت این نوع روبات ها دارای اهمیت زیادی می باشد مانند صنایع اتومبیل سازی، الکترونیک و هوافضا. یک روبات بازویی وسیله ای مکانیکی هست که از لینک ها و مفصل های متصل به هم ساخته شده اند (درجه آزادی) و برای انجام کارهای اتوماتیک با استفاده از عمل کننده نهایی خود حرکت می کند. از کارهای عمل کننده نهایی می توان به جوشکاری، رنگ کاری، اتوکشی، مونتاژ، برداشتن و قرار دادن، روی هم چیدن (پالت گذاری) و ... اشاره نمود. کار اصلی برای کنترل روبات های بازویی تعیین مسیری از یک موقعیت اولیه ی یک عمل کننده نهایی به یک موقعیت هدف، یا به یک پیکربندی هدف مشخص روبات ها با چندین درجه آزادی می باشد. بنابراین عمل برنامه ریزی حرکت برای روبات بازویی به معنی حرکت عمل کننده نهایی بین نقاط طراحی شده در سطح کار در حالی که با موانع برخورد نداشته باشد، می باشد. ثابت شده است که یافتن مسیر حرکت عاری از برخورد با موانع و شدنی جزء مسائل np-complete می باشد. در این تحقیق روشی برای برنامه ریزی حرکت روبات بازویی با استفاده از مدل های تحقیق در عملیات در محیطی با وجود موانع ارائه شده به طوری که وقتی بازوی روبات از نقطه ی اولیه (پیکربندی اولیه) به سمت نقطه هدف (پیکربندی نهایی) حرکت می کند، هیچ لینکی با موانع برخورد نداشته باشد. روش ارائه شده مدل برنامه ریزی غیرخطی عدد صحیح مختلط (minlp) می باشد. با ساخت فضای کاری، ابتدا کوتاهترین مسیر حرکت از نقطه ی اولیه ی عمل کننده ی نهایی به هدف مورد نظر، به کمک گراف دیدنگار تعمیم یافته در نرم افزار matlab ایجاد شده و آماده سازی های لازم صورت می گیرد و در ادامه اطلاعات به نرم افزار lingo داده شده و مدل جهت حرکت روبات اجرا می شود. مسیر در نظر گرفته شده توسط گراف دیدنگار تعمیم یافته به چندین قسمت مساوی به عنوان زیر هدف تقسیم می شود. مدل ریاضی با در نظر گرفتن تابع هدف کوتاهترین فاصله تا زیر هدف به صورت متوالی اجرا شده و زوایه ی هر لینک به کمک مدل به گونه ای تعیین می شود که لینک ها در موانع قرار نگیرند. جهت بالا بردن ضریب ایمنی در برخورد با موانع روش بزرگ کردن موانع نیز به کار گرفته شده است. همچنین روشی برای کاهش متغیرهای صفر و یک و تعداد محدودیت ها و در نتیجه کاهش زمان حل نیز ارائه شده است.

در این رساله مسئله کاوش روبات مورد توجه قرار می گیرد. در قسمت اول یک روش کارا و جدید برای نگاشت به هنگام محیط های ناشناخته درونی با استفاده از داده های حسگر مسافت یاب که توسط یک ربات متحرک جمع آوری شده اند، ارائه می گردد. الگوریتم توسعه یافته به طور سلسله مراتبی و با بهره گیری از تکنیک های خوشه بندی، نقاط قرائت شده را به خوشه هایی از نقاط و سپس به پاره خط و در نهایت به خط تبدیل می کند. علاوه بر استفاده از الگوریتم کلاسیک k-means برای خوشه بندی نقاط و شناسایی خوشه های مرغوب، الگوریتم خوشه بندی ترتیب رتبه (roc) نیز به کار رفته که در واقع این روش برای اولین بار در حوزه نگاشت مورد استفاده قرار می گیرد. مزیت نسبی roc در خوشه بندی این است که برخلاف سایر الگوریتم های خوشه بندی به مقدار از پیش تعیین شده ای برای تعداد خوشه نیازی ندارد. برای پیاده سازی roc ماتریس شاخص شباهت (sim) مورد نیاز توسط مجموعه ای از پنج تابع تعیین شباهت ساخته می شود. در قسمت دوم این رساله هم برنامه ریزی مسیر روبات در شرایطی که شناخت محدودی از محیط در دست است مورد توجه قرار می گیرد. شناخت ناقص به این معنی است که در زمان برنامه ریزی، اطلاعات دقیقی از بیشتر محیط در دست است اما در مورد وضعیت واقعی برخی از متغیرهای پنهان اطلاعات ناقصی وجود دارد. این اطلاعات ناقص به انسداد بالقوه (به عنوان مثال درب، باز / بسته یا راهرو انباشته شده با روبات و یا موانع دیگر) گلوگاه هایی در محیط دلالت دارند. در صورتی که روبات برای مقادیر ممکن این متغیرها توزیع احتمالی داشته باشد مسئله حاصل به صورت یک مسئله برنامه ریزی احتمالی در نظر گرفته می شود و به صورت یک مدل برنامه ریزی ریاضی خطی مدل می شود. علاوه بر این اگر بر روی مقادیر مختلف متغیرهای پنهان تابع اولویتی تعریف شده باشد، با کمک الگوریتم اکتشافی توسعه داده شده که متکی بر برنامه ریزی فرضی خوش بینانه است می توان با کاهش فضای حل مسئله، حتی در صورت وجود متغیرهای پنهان متعدد هم به صورت کارا برنامه ریزی مسیر را با شکاف بهینگی قابل قبول به انجام رساند. تابع اولویتی که بر روی مقادیر مختلف متغیرهای پنهان تعریف می شود در واقع از وجود دانش نسبت به عواقب حاصل از آشکار شدن مقادیر مختلف نشأت می گیرد. دو الگوریتم نگاشت و برنامه ریزی حرکت در قالب یک چارچوب یکپارچه همراه با یک الگوریتمی برای تبدیل نقشه های هندسی به نقشه های توپولوژیک با متغیرهای مخفی ارائه شده اند.

در اغلب موارد انتخاب روش حمل ونقل و سفر در شهرها با روش نسبتاً گنگ و غیر منطقی انجام می شود. بانک های اطلاعاتی حمل ونقل شهری اطلاعات قابل توجهی به صورت بهنگام و غیر بهنگام ذخیره کرده اند که اغلب علیرغم نیاز در اختیار شهروندان قرار نمی گیرد. در سفرهای معمول شهری ممکن است افراد از یک یا چند خط اتوبوس آگاهی داشته باشند، ولی به ندرت می توان امید داشت که در شبکه حمل ونقل همگانی و به صورت تغییر وسیله، قادر به پیدا نمودن مسیر بهینه خود باشند. در این تحقیق مسئله یافتن کوتاهترین مسیر پویا مبدأ- مقصد در شبکه حمل ونقل ترکیبی شهری با توجه به معیارهای زمان سفر، تعداد تغییر روشها، هزینه سفر، راحتی و شلوغی مورد مطالعه قرار گرفته است. در شبکه سیستم حمل ونقل ترکیبی شهری (اتوبوس، مینی بوس، تاکسی، مترو، خودرو شخثصی و پیاده روی)، رویکردی مبتنی بر مسئله کوتاهترین مسیر کلاسیک ارائه شده است. قابل قبول بودن مسیر بهینه ترکیبی، از سه جنبه توالی قابل قبول از روشها، تعداد قابل قبول تغییر روش و محدوده طرح ترافیک بررسی گردیده است. برای محاسبه زمان های سفر و محاسبه تأخیرها در شبکه، ترکیبی از مدل پایگاه داده اطلاعات گذشته و اطلاعات بهنگام وضعیت ترافیکی شبکه استفاده شده است. در مطالعه خاص شهر تهران، با بررسی وضعیت موجود و زیرساخت های قابل استفاده فعلی، الگوی استقرار سامانه همراه با اجزای مختلف و ارتباطات محیطی آن ارائه شده است. در نهایت پیشنهاداتی برای عملیاتی کردن ایده در شهر تهران ارائه گردیده است.

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.

در شرایط حاضر و با توجه به افزایش شدت رقابت سازمان های تولیدی، کاهش هزینه های تولید اهمیت روز افزون یافته است. از این رو برنامه زمان بندی و چیدمان تسهیلات که تاثیر بسزایی برروی هزینه های تولید دارند، هر روزه از اهمیت بیشتری برخوردار می شوند. در صورت انجام برنامه زمان بندی بهینه، امکان استفاده بهتر از منابع موجود فراهم می شود و با یافتن چیدمان بهینه، روند تولید ساده تر و ارزان تر می شود. در بیشتر پژوهش های انجام شده در رابطه با زمانبندی، زمان جابه جایی بین ماشین ها صفر در نظر گرفته می شود. حال آنکه در این پژوهش زمان جابه جایی بین ماشین ها غیر قابل چشم پوشی در نظر گرفته شده است که در نتیجه ی آن فاصله ی بین ماشین ها(چیدمان تسهیلات) برروی زمانبندی تاثیر گذار خواهد شد. از این رو در این پژوهش به مدل سازی و حل مسائل چیدمان تسهیلات و زمانبندی در حالت تولید کارگاهی انعطاف پذیر به صورت یکپارچه پرداخته شده است. این حالت یکپارچه در قالب دو سناریو بررسی شده است که در حالت اول، هدف، ایجاد چیدمان و زمانبندی است و در حالت دوم، هدف، بهبود چیدمان و زمانبندی، در حالتی که چیدمان و زمانبندی اولیه وجود دارد، است. به منظور حل مدل های ارائه شده در این پژوهش از روش های فراابتکاری بهینه سازی گروه ذرات و رقابت استعماری استفاده شده است. علاوه بر آن یک روش بهبود داده شده، برای روش رقابت استعماری در این پژوهش گسترش داده شده است. در ادامه برای انتخاب پارامترهای الگوریتم‏ها از روش طراحی آزمایش های تاگوچی استفاده شده است. و در نهایت نتایج عددی بدست آمده از الگوریتم های مختلف گزارش شده و با یکدیگر مقایسه شده است.

مذاکره و تصمیم گیری غیرمتمرکز در دو سطح از زنجیره تامین عموما با قدرت چانه زنی طرفین و اولویت آنها برای تصمیم گیری همراه است، بنابراین برای دربرگرفتن ماهیت این تصمیم گیری سلسله مراتبی، طراحی یک مدل مبتنی بر برنامه ریزی دو سطحی توزیع شده مناسب می باشد. در این پایان نامه یک مساله تدارکات به عنوان یک مکانیزم مذاکره غیرمتمرکز طراحی شده است که هدف آن کمینه سازی هزینه های خریدار از جمله هزینه تدارکات و تاخیر در یک قرارداد یک دوره ای است. از طرف دیگر، در این مکانیزم مذاکره تامین کنندگان به حل یک مساله برنامه ریزی تولید چند محصولی، چند دوره ای می پردازند. چنین مکانیزمی میان برنامه ریزی تولید تامین کنندگان و تخصیص سفارشات توسط خریدار (تولید کننده) هماهنگی ایجاد می کند، همچنین با در نظر گرفتن ظرفیت تامین کنندگان، روابط با تامین کنندگان با ارزش را پشتیبانی می نماید. ما این شرایط را از طریق یک برنامه ریزی دوسطحی که در آن خریدار به عنوان رهبر عمل می کند و تامین کنندگان به صورت مجزا و به عنوان پیرو در سطح پایین عمل می کنند، مدلسازی می نماییم. برای حل مدل ریاضی دوسطحی، یک الگوریتم ترکیبی مبتنی بر الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (pso-a*) معرفی نموده ایم. در این مکانیزم یک الگوریتم ابتکاری بر مبنای جست و جوی a* اجرا شده تا زیر مسائل برنامه ریزی عددصحیح مختلط غیرخطی برای هر یک از تامین کنندگان را، مطابق با مقادیر متغییرهایی که متوالیا توسط ذرات در الگوریتم pso تعیین می شود، حل نماید. از طریق تعبیه جست و جوی a* برای هر تامین کننده، تامین کننده ها در سطح پایین به عنوان عامل های حل کننده مساله (problem solving agents) در نظر گرفته می شوند. عامل های حل کننده مساله برای مدلسازی تصمیم گیری غیرمتمرکز در سطح پایین به کار گرفته می شوند. هر عامل حل کننده مساله مطابق با درخواست (rfq) خریدار (ذرات در الگوریتم pso) تلاش می کند مساله اش را از طریق جست و جوی a* حل نماید. مطابق با نتایج تجزیه و تحلیل های محاسباتی، مشاهده می شود که الگوریتم pso-a* نسبت به حالتی که مساله سطح پایین به صورت دقیق (با استفاده از نرم افزار gams) حل می شود بسیار کارآمدتر است. همچنین نسبت به الگوریتم pso-greedyکارایی بیشتری دارد. در نهایت ما الگوریتم پیشنهادی را برای یک مساله تدارکات واقعی در دو سطح از یک زنجیره تامین خودروسازی به کار گرفته ایم.

یکی از وظایفی که سیستم‏های چندرباتی در محیط¬های صنعتی امروزی برعهده دارند، جابجایی اجسام است که انجام آن نیازمند حل مسائل مختلفی مانند برنامه‏ریزی حرکت، هماهنگی بین ربات‏ها و انتقال پایدار جسم است. هدف برنامه‏ریزی حرکت ایجاد یک مسیر بدون تصادم برای حرکت ربات یا جسم است. در بخش ایجاد هماهنگی، سعی می¬شود تا اعمال ربات‏ها با یکدیگر متناقض نباشد و انتقال پایدار بر روی تعیین یک روش انتقال مطابق با شرایط جسم و مسیر تمرکز دارد. در تحقیق پیش‏رو سعی بر ارائه یک راه‏حل مناسب برای انجام وظیفه جابجایی اجسام در محیط حاوی موانع توسط یک سیستم چند رباتی شده است. ثابت شده است که سیستم¬های متمرکز علارغم فراهم کردن مزایایی مانند سادگی و تولید راه¬حل بهینه، مشکلاتی در رابطه با مقیاس¬پذیری پایین، تحمل¬پذیری خطای کم، توان پردازشی و پهنای باند محدود دارند. در مقابل استفاده از سیستم‏های غیرمتمرکز و عامل¬های خودمختار در مساله مذکور، می¬تواند موجب افزایش کارایی حل مساله با افزایش تعداد ربات‏های موجود در محیط شود. با این حال سیستم‏های محلی به دلیل عدم دسترسی به اطلاعات سراسری از مشکل عدم بهینگی رنج می¬برند. از این رو در این تحقیق سعی شده است تا با تلفیق دو رویکرد فوق و با استفاده از برنامه‏ریزی سراسری و برنامه‏ریزی محلی یک طرح حرکتی نسبتاً بهینه برای انتقال جسم توسط یک سیستم چندرباتی متشکل از ربات‏های بازویی متحرک kuka youbot ارائه شود. برنامه¬ریز سراسری وظیفه تعیین یک مسیر عاری از تصادم برای عبور جسم از میان موانع را برعهده دارد. این درحالی است که برنامه¬ریز محلی تعبیه شده بر روی هر ربات مسیر دقیق حرکت آن را مشخص می-کند. برنامه¬ریز سراسری از الگوریتم مبتنی بر نمونه¬برداری ort استفاده می¬کند که نسبت به الگوریتم¬های مبتنی بر نمونه‏برداری دیگر کارایی بهتری دارد. برنامه¬ریز محلی نیز از ترکیب الگوریتم¬های tangent bug و میدان پتانسیل محلی بهره می¬برد به نحوی که tangent bug تضمین می¬کند که ربات در حین حرکت در بهینه محلی گیر نکند و میدان پتانسیل با تولید نیروهای دافعه مناسب از برخورد همه بخش¬های ربات با موانع جلوگیری می¬کند. در زمان انتقال جسم، در صورت وجود مسیر و کوتاه بودن آن، ربات‏ها اقدام به انتقال جسم توسط گرفتن و بلند کردن جسم می¬کنند و در غیر این صورت، از سیستم مرکزی درخواست برنامه‏ریزی مسیر برای انتقال جسم می¬نمایند. برنامه سراسری تعریف شده نقش یک راهنما را در حرکت ربات‏ها دارد و ربات‏ها جسم را الزاماً از این مسیر عبور نمی¬دهند بلکه می¬توانند از نقاطی نزدیک به این مسیر عبور دهند. هماهنگی حرکات ربات‏ها در زمان برداشتن، حرکت و زمین گذاشتن جسم توسط یکی از ربات‏ها و به کمک ارتباط رادیوی صورت می¬گیرد. کلیه شبیه‏سازی¬های این تحقیق در فضای سه بعدی، به کمک نرم¬افزار webots انجام شده است. این شبیه‏ساز اجازه پیاده‏سازی یک محیط آزمایشی برای سیستم‏های چندرباتی را فراهم می‏کند. در انتها سناریوهای مختلف آزمایش شده و نتایج هر سناریو به طور کامل تشریح شده است

در دنیای مدرن امروزی، بیمارستان ها مانند سایر صنایع در رقابت با یکدیگر هستند و مزیت رقابتی آنها کیفیت ارائه خدمات به بیماران است، که از عوامل موثر در بهبود کیفیت خدمات ارائه شده به بیماران، بهبود فعالیت‏های لجستیکی است. بیمارستان ها دارای فعالیت های لجستیکی بسیار پیچیده هستند و در دهه اخیر روبات‏های بیمارستانی برای تسهیل امور حمل و نقل داخل بیمارستان ساخته شده و بکارگرفته شده اند. این روبات ها معمولاً بر اساس نقشه ذخیره شده در حافظه خود حرکت می کنند و بصورت برخط از برخورد با موانع اجتناب می کنند. با این حال، از نقاط ضعف این روبات‏ها آن است که برنامه‏ریزی درازمدت ندارند و همین عامل، موجب عدم برنامه‏ریزی حرکت بهینه آنها می شود. در این رساله روش¬های جدیدی برای حل مسایل برنامه ریزی حرکت خودکار در محیط پویا با موانع و هدف متحرک در شرایط برخط و برون خط ارایه شده است. برای برنامه ریزی حرکت در محیط برون خط، الگوریتم های xxt و ort روش های جدیدی هستند که با رویکردی متمرکز و با اتخاذ راهبردهای انطباقی تمرکز جستجو به سمت هدف و جستجوی نواحی کشف نشده فضای پیکربندی، مبادرت به نمونه گیری تصادفی از محیط کرده و به جستجوی هدف می پردازند. در الگوریتم ort، طی روش جدیدی برای تشکیل درخت جستجوی تصادفی، گره-های جدید با حداقل فاصله (یعنی با شاخه¬های مستقیم) به درخت وصل می شوند و بنابراین مسیر به دست آمده نیازی به پس پردازش ندارد. الگوریتم دیگری که برنامه ریزی حرکت روبات ها را در شرایط بر خط و در حضور موانع و هدف متحرک انجام می دهد مبتنی بر مفهوم جدیدی به نام دایره هادی است که در این روش روبات با رویکردی غیرمتمرکز و با استفاده از فضاهای مجاز و ممنوع در دایره هادی، به برنامه ریزی مسیر بعدی می پردازد. در حالی که برای استفاده موفقیت¬آمیز از روبات ها در فعالیت¬های خدماتی و لجستیک بیمارستان لازم است برنامه¬ریزی حرکت و تخصیص کار روبات¬ها با یکدیگر ترکیب شوند، در اکثر مطالعات مربوط به تخصیص کار سامانه¬های چندروباتی، برنامه¬ریزی حرکت آنها لحاظ نشده است. در این رساله مدلی برای تخصیص کار و برنامه ریزی حرکت روبات توأم به نام mrtamp ارائه شده است. مسأله تخصیص کار در بیمارستان، در واقع یک مسئله تخصیص کار در شرایط پویا است که در این رساله جهت حل آن از روش های مبتنی بر بازار استفاده شده است.به منظور بررسی کارایی الگوریتم‏های xxt و ort، چهار مسئله نمونه 100 بار اجرا شده است و نتایج آن با الگوریتم‏های شناخته شده rrt، rrt* و bi-rrt مقایسه شده است. با توجه به نتایج، ملاحظه می شود که در شبیه سازی‏های دوبعدی بررسی شده، در صورتی که تنها یک مسیر به سمت هدف وجود داشته باشد، اولین مسیر ممکن ارایه شده با روش ort، حداکثر 3% از مسیر بهینه انحراف داشته و حداقل 16% کوتاه‏تر از روش rrt* است. همچنین، در مسایلی که چندین مسیر به سمت هدف وجود دارد، مسیر ارایه شده، 23% از مسیر بهینه انحراف دارد و این جواب 14% بهتر از جواب روش rrt* است. عملکرد روش دایره هادی نیز در شرایط برخط مورد بررسی قرار گرفته و نتایج آن با روش ort مقایسه شد. در بررسی نتایج بدست آمده، ملاحظه شد که در صورتی که اتفاق غیر منتظره ای در محیط اتفاق نیفتد، نتایج روش برخط بسیار نزدیک به روش برون خط است. در فصل آخر کارایی مدل mrtamp در لجستیک بخش ccu بیمارستان با 15 تخت مورد بررسی قرار گرفت، که با شبیه سازی فعالیت‏های معمول بخش به مدت 1 ساعت، نتایج آن مورد بررسی قرار گرفت. کارهای معمول بخش بر اساس ماهیت و پنجره زمانی آنها به 4 نوع تقسیم شده و سنجه های عملکردی مختلفی چون تعداد کارهای از دست رفته، جمع تأخیرات در انجام کارها و مسافت طی شده توسط روبات ها مورد ارزیابی قرار گرفت. با بررسی سناریوهای مختلف بر اساس تابع مطلوبیت تعریف شده، ملاحظه شد که برای این بخش، تعداد 3 روبات بهترین گزینه برای انجام کارها است.

مسئله ی برنامه ریزی حرکت با موانع جابجا شونده، navigation among movable obstacles (namo)، عبارت است از یافتن مسیرهایی بدون تصادم برای روبات؛ این در حالی است که روبات، می تواند برای یافتن یک مسیر، برخی موانع (اجسام جابجا شونده) را جابجا کند. راه حل نهایی برای یک مسئله عبارت است از توالی از حرکات مسیریابی، گرفتن اجسام و جابجایی اجسام برای رسیدن به موقعیت هدف. namo یک مسئله ی np-complete است و در زمره ی مسائلی از مسیریابی حرکت روبات قرار می گیرد که دارای محیط های متغیر هستند. در این حوزه یک برنامه ی بهینه برای روبات می تواند با توجه به عوامل مختلفی همچون طول مسیرهای انتقال و جابجایی، تعداد اجسام جابجا شده و یا تعداد دفعات جابجایی اجسام و زمان تعیین شود. توانایی حل مسائل مسیر یابی از میان اجسام جابجا شونده، در حوزه هایی که نیازمند خودمختاری روبات به منظور امنیت و خدمت است، کاربردهای بسزایی پیدا می کند. امنیت جان انسان ها، یکی از انگیزه های موجود برای پرداختن به مسئله ی namo است. در عملیات امداد و نجات کنونی، تلاش برای نجات فرد آسیب دیده نیازمند دخالت انسان است چرا که بسیاری از روبات ها قادر نیستند در محیط های درهم ریخته عمل کنند و با جابجایی اجسام، مسیر خود را به سمت هدف بیابند. در این پایان نامه با استفاده از مفاهیمی هم چون گراف دید نگار، (visibility graph,vg) و عمق نفوذ، (penetration depth, pd)، الگوریتمی ارائه شده که قادر به حل گستره ی وسیعی از مسائل namo است. عمق نفوذ یک معیار فاصله برای تعیین میزان تقاطع بین اجسام متقاطع است که با استفاده از آن می‏توان تعیین موقعیت نهایی اجسام جابجا شونده را که یکی از چالش های مهم حوزه ی مسیریابی از میان اجسام جابجا شونده است، به مراتب ساده تر کرد. از آنجا که یافتن یک جواب مناسب در زمان معقول با در نظر گرفتن اثرات متقابل تمامی اجسام جابجا شونده در آن واحد امکان پذیر نیست، الگوریتم ارائه شده یک الگوریتم بازگشتی است که در هر بار فراخوانی آن، برنامه تنها برای یافتن موقعیت نهایی و جابجایی یک جسم تلاش می کند. هم چنین استفاده از مفهوم گراف دید نگار به منظور مسیریابی، تعداد اجسامی را که باید برای جابجایی آن ها برنامه ریزی شود به مراتب کاهش می دهد. کامل بودن الگوریتم بازگشتی، با در نظر گرفتن مفروضات موجود (از قبیل عدم چرخش اجسام و روبات، پیوسته بودن فضای کاری و...)، قابل اثبات است. الگوریتم موجود قادر است مسائل مختلف namo را که شامل اجسام محدب و مقعر هستند در زمان معقولی حل کند. هم چنین به کارگیری الگوریتم پیشنهادی برای حل برخی مسائل موجود در ادبیات، موجب کاهش چشم گیر تعداد اجسام جابجا شده و تعداد دفعات جابجایی اجسام جابجا شونده شده است.

میزان استفاده از انواع روبات‏ها در زندگی بشر در دهه‏های گذشته افزایش چشمگیری داشته است. بکارگیری روبات‏ها نه تنها به منظور تسهیل در انجام امور معمول و روزانه، بلکه در بسیاری از مواقع به دلیل عدم امکان انجام آن امور توسط انسان و یا وجود خطرات احتمالی زیاد انجام می‏پذیرد. یکی از انواع روبات‏های ساخته شده تا کنون، روبات پودمانی می‏باشد. اینگونه روبات‏ها متشکل از اجزای کوچکی با نام ماژول بوده که در کنار هم تشکیل یک بدنه واحد را به منظور انجام ماموریت‏های محوله می‏دهند. به همین دلیل، روبات‏های پودمانی دارای قابلیت‏های انعطاف‏پذیری، تطبیق پذیری و خودسازماندهی می‏باشند. با وجود این قابلیت‏ها، پژوهش‏های انجام شده در زمینه روبات‏های پودمانی اغلب در حد تئوری مرتبط با خود این روبات‏ها باقی مانده و در عرصه کاربرد واقعی آنها ورود پیدا نکرده است. آنچه در این پژوهش مورد توجه قرار گرفته است، بکارگیری یک نمونه از روبات‏های پودمانی توسعه داده شده در جهت استفاده کاربردی از آن می‏باشد. روبات پودمانی مورد نظر متشکل از ماژول‏های آترون می‏باشد. محقق، پس از انجام مطالعات پژوهش‏های صورت گرفته توسط پیشینیان در زمینه پژوهش، به توسعه الگوریتمی به منظور انجام یک ماموریت توسط روبات پودمانی ذکر شده پرداخته است. این ماموریت عبارتست از حرکت روبات پودمانی به صورت جریان خوشه‏ای در شرایط مختلف و حمل همزمان یک جسم بر روی خود. این عملیات در شرایط 4 گانه سطح صاف، سطح شیب‏دار، سطح مانع‏دار و سطح چاله‏دار صورت می‏پذیرد. به منظور انجام عملیات حمل و جابجایی جسم و برقراری تعامل بین ماژول‏های حرکت دهنده آن، از روش ارتباطی استیگمرجی استفاده شده است. بدین منظور، توسعه الگوریتم در 8 گام صورت پذیرفته است. این گام‏ها شامل توسعه قابلیت‏های ماژولی، متاماژولی، شبیه‏سازی حرکات متاماژولی، توسعه الگوریتم مسیریابی متاماژول، توسعه چرخه حیات متاماژول، تعامل مستقیم متاماژول‏ها، شناسایی روش جابجایی جسم و در نهایت تعاملات مبتنی بر استیگمرجی بین متاماژول‏ها می‏باشد. در زمان انجام پژوهش، به منظور نزدیک نمودن قابلیت‏های الگوریتم توسعه داده شده به واقعیات فیزیکی موجود، گام‏های توسعه‏ای الگوریتم مورد نظر به صورت همزمان در محیط شبیه‏سازی با در نظر گرفتن خصوصیات دنیای واقعی روبات پودمانی برداشته شده است. مقایسه قابلیت‏های الگوریتم پیشنهادی این پژوهش با دیگر پژوهش‏های صورت گرفته در این زمنیه، نشان‏دهنده قوت نسبی الگوریتم پیشنهادی این پژوهش نسبت به موارد مشابه می‏باشد. با بکارگیری الگوریتم توسعه داده شده در این پژوهش، روبات پودمانی متشکل از ماژول‏های آترون قادر به انجام ماموریت حمل جسم در شرایط یاد شده خواهد بود که گام مهمی در کاربردی نمودن استفاده از روبات‏های پودمانی محسوب می‏گردد.

یک از موضوعاتی که بسیار به آن پرداخته شده است برنامه ریزی گرفتن جسم توسط دست رباتی است، برای انجام برنامه ریزی گرفتن نیاز به ایجاد فضای پیکربندی می باشد، این فضای پیکربندی با توجه به درجات آزادی ربات ایجاد می شود. زمانی که ربات- قطعه به پیکربندی های غیرقابل عبور برخورد می کند یا هزینه عبور از آن بدون تغییر پیکربندی گرفتن زیاد است، برنامه ریزی گرفتن مجدد مطرح می شود. یکی از روش ها برای انجام گرفتن مجدد، روش پرتاب و گرفتن جسم می باشد که به دلیل وجود نیروهایی مثل جاذبه، نیروهای ضربه ای، مقاومت هوا، اصطکاک و غیره، دارای دینامیک بالایی است، بنابراین نمی توان آن را شبه ایستا در نظر گرفت. در حل مسئله گرفتن مجدد به روش پرتاب کردن و گرفتن یک رویکرد ترکیبی از روش های برنامه ریزی حرکت و روش های دقیق است که بر اساس آن ربات در هر پرتاب و گرفتن حرکت خود را تصحیح می کند و از تجربیات گذشته خود برای انجام گرفتن مجدد استفاده می کند که به این ترتیب اجسام بیشتری را می توان مورد گرفتن مجدد قرارداد. در این پایان نامه گرفتن مجدد در محیط شبیه ساز وباتز که دارای مدول فیزیکی قدرتمندی می باشد انجام می شود. با توجه به رویکرد انتخاب شده، نیاز به توسعه و تعریف دقیق فضاهای پیکربندی جدید و امکان جابجایی بین این فضا های پیکربندی برای روش های گرفتن مجدد بود، همچنین ایجاد یک فضای جستجوی مناسب به عنوان زیر فضایی از فضای پیکربندی پرتاب و گرفتن که جستجوی این فضا به روشی با کمترین تعداد دفعات ممکنِ پرتاب و گرفتنِ جسم انجام شود. برنامه ریز از شبکه عصبی برای کسب تجربه از پرتاب و گرفتن های گذشته استفاده می کند. تعداد 2416 جسم متمایز ایجاد شد و داده های حاصل از پرتاب و گرفتن این اجسام برای آموزش شبکه عصبی استفاده شده است. برای به دست آوردن نتایج نهایی نیز 3 جسم متمایز جدید ایجاد شد. این اجسام توسط دست رباتی مورد گرفتن مجدد قرار گرفتند که حداقل 2 و حداکثر7 بار توسط ربات پرتاب شدند تا اینکه ربات توانست آنها را بگیرد.

بسیاری از کاربردهای روبات ها در محیط ناشناخته نیازمند ساخت نقشه از محیط است در غیر این صورت انجام وظیفه بر اساس حسگری محلی و نتیجه بهینه محلی یا غیر بهینه خواهد بود. برای نقشه سازی با استفاده از حسگری روبات ها دانستن موقعیت آن ها به صورت قطعی یا نسبی نیاز است که در این پژوهش از روش فضای اطلاعات برای این منظور استفاده شده است. با توجه به توانایی محدود یک روبات، استفاده از یک تیم روبات نتایج بهتری از جمله کاهش استفاده از منابع مانند زمان و افزایش بهره وری به دنبال دارد. از این رو در این پژوهش یک تیم شامل سه نوع روبات در نظر گرفته شده که وظیفه نقشه سازی را بر عهده دارند. تفاوت روبات ها با یکدیگر در نوع حسگر آن هاست و در انتخاب حس گرها سعی شده از حس گرهای متفاوت و نزدیک به انواع موجود در دنیای واقعی استفاده شود.

وسایل نقلیه ی agv به طور عمده در سیستم های تولیدی منعطف، انبارها، مراکز توزیع و پایانه های باربری، به منظور جابه جایی مواد، مورد استفاده قرار می گیرند. از آنجایی که کارایی و عملکرد سیستم جابه جایی مواد به صورت مستقیم کارایی کل تشکیلات را تحت تأثیر قرار می دهد در نتیجه مکانیزه نمودن این بخش از فرآیند تولید می تواند تأثیر به سزایی در کارایی سیستم، به همراه داشته باشد. از جمله ی مسائلی که همواره در مورد سیستم های agv مورد بحث و مطالعه قرار گرفته است می توان به دو مسأله ی قوانین اعزام وسایل نقلیه ی agv و رفع برخوردهای موجود در سیستم ترافیکی این وسایل نقلیه اشاره نمود. این پژوهش نیز سعی دارد این دو مسأله را در تعامل با یکدیگر مورد بررسی قرار دهد و سعی در ارائه الگوریتمی به منظور اعزام وسایل نقلیه همراه با در نظر گرفتن برخورهای موجود در شبکه ی ترافیکی آن ها دارد.

برنامه ریزی مونتاژ، فرآیند ایجاد طرح ساخت محصول نهایی از قطعات مجزا با استفاده از توصیف کامل مونتاژ نهایی و منابع در دسترس می باشد. یکی از مهمترین مسائل مطرح در این زمینه مساله برنامه ریزی توالی مونتاژ می باشد که هدف از آن جستجوی بهترین توالی ممکن برای مونتاژ قطعات محصول با توجه به توابع هدف بخصوص می باشد. ایراد عمده ای که بکارگیری برنامه ریزی توالی مونتاژ به تنهایی با آن روبرو می باشد، عدم در نظر گرفتن فضای کاری مونتاژ می باشد. بدین علت به منظور اجرای صحیح طرح ساخت محصول نهایی بایستی برنامه ریزی مسیر مونتاژ که یکی دیگر از جنبه های برنامه ریزی مونتاژ می باشد در نظر گرفته شود. مساله برنامه ریزی مسیر مونتاژ نیز به تنهایی و بدون در نظرگرفتن شکل هندسی قطعات مجزا و محصول نهایی قادر به یافتن جواب های رضایت بخش نبوده و به منظور مفیدبودن برنامه ریزی انجام شده، بایستی آنرا با برنامه ریزی توالی مونتاژ ترکیب نمود.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

نمودارهای کنترل فرآیند آماری نقش بسزائی را در سیستم های کنترل کیفیت بر عهده دارند که تحلیل صحیح آنها، منجر به کشف خطاهای موجود در فرآیند خواهد شد. در روشهای سنتی گذشته، این تحلیل بعهده افراد خبره و متکی بر تجربه آنها بوده است. ابزارهای مبتنی بر هوش مصنوعی در این زمینه بعنوان رویکردی موثر در راستای خودکارسازی کنترل فرآیندهای صنعتی بکار گمارده شده اند. در تحقیقات گذشته، سیستم های هوشمند متنوعی به منظور تحلیل الگوهای منفرد در نمودارهای کنترل فرآیند آماری مورد استفاده محققین قرار گرفته است. در این تحقیق با بکارگیری ابزارهائی همچون تبدیل موجک و تحلیل مولفه های اصلی در کنار شبکه عصبی، امکان تشخیص و تحلیل الگوهای همزمان (ناشی از بیش از یک علت در فرآیند) فراهم گردیده است. نتایج آزمون روش بکارگرفته شده با استفاده از داده های شبیه سازی شده، کارائی و بهبود قابل توجهی را با نرخ تشخیص الگوهای همزمان 94/83% در نمودارهای کنترل فرآیند نشان می دهد.

همگام با پیشرفت صنعت و تکنولوژی، نیاز به دستگاهها و تجهیزات متنوع و تک منظوره روزبروز افزایش می یابد. علاوه بر این تنوع، سلیقه های گوناگون استفاده کنندگان و روند به سوی تکامل صنعت ، موجب شده اند که دیگر سیستمهای تولیدی قدیمی مانند خط تولید و اتوماسیون سخت ، جوابگوی تغییرات مداوم در تقاضاهای بازار نباشند. در نتیجه، با تنگتر شدن عرصه رقابت ، تولیدکنندگان در سالهای اخیر به سیستمهای تولیدی سفارشی و تولید منعطف و اتوماسیون نرم روی آورده اند تا بتوانند هم قادر به ارضای نیازهای مشتری باشند و هم بقای خود را تضمین نمایند. در طی این تغییر و تحول سیستمهای تولیدی، رایانه ها نقش بسیار مهمی را در هدایت ، کنترل و پیگیری عملیات مختلف دستی یا ماشینی بعهده گرفته اند. از طرفی، به منظور کاهش خطاهای انسانی و ارتقای سطح تکرارپذیری و دقت عمل، روباتهای گوناگونی طراحی و ساخته شده اند تا محصولات تولیدی از کیفیت و قابلیت اطمینان بالایی برخوردار شوند. این پایان نامه، تلاشی است در جهت اتوماتیزه کردن عملیاتی که در سطح گسترده ای از کشور، بصورت دستی و بالطبع غیردقیق انجام می شود. این عملیات عبارت است از برش تیرآهنهای ساختمانی به شکل الگوی زیگزاگی و اتصال مجدد دو نیمه، بصورتی که در فاصلهء دولبه تیرآهن، حفره هایی به شکل شبکه های شش ضلعی و شبیه لانهء زنبور ایجاد شوند. با شبکه نمودن تیرآهنها، اسکلت فلزی ساختمانها بسیار مستحکمتر شده و توانایی تحمل بارهای استاتیکی و دینامیکی بیشتری را بدست می آورند. پروژهء حاضر، عبارت است از طراحی و ساخت دستگاه اتوماتیکی که بتواند بصورت خودکار عمل برش تیرآهن را انجام دهد، و با توجه به اندازه های مختلف تیرآهنها و نیز استانداردهای مختلف برش ، تنوع زیادی در کار پدید می آید که نیاز به کنترل عملیات توسط رایانه و بصورت قابل برنامه ریزی را بیش از پیش لازم و قابل توجیه می گرداند. در این راستا، از تکنولوژی کنترل کننده های برنامه پذیر منطقی (plc) بعنوان هدایتگر سیستم استفاده شده و تجهیزات الکترونیکی و مکانیکی مختلفی از قبیل ریزپردازنده ها، موتورهای dc و پله ای، چرخدندهای مارپیچی، ساده و شانه ای و نیز نازل برش اکسیژن - گاز بعنوان اثر گذارندهء نهایی روی قطعه کار، در طراحی و ساخت این دستگاه اتوماتیک ، مورد استفاده قرار گرفته اند. دستگاه پس از ساخت ، آزمایش و تست شده است و نتایج بدست آمده، کارآیی سیستم را نشان داده اند. پایان نامه، شامل مقدمه ای بر طرح موضوع، معرفی سیستمهای برنامه پذیر منطقی، شرح سخت افزار مکانیکی و الکتریکی، و تشریح زبان برنامه نویسی مورد استفاده، همراه با مثالها و ضمائم مختلف می باشد.