الگوریتم مسیریابی دو هدفه مبتنی بر منطق فازی ربات‌های متحرک در محیط‌های پویای ناشناخته خلوت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده علوم ریاضی، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

چکیده

در سال‌های اخیر، استفاده از ربات‌ها برای کارهای خدماتی و انجام عملیات در محیط‌های پرخطر مورد استقبال گسترده قرار گرفته است. یکی از کارهای پیچیده در این عملیات، اجتناب ربات از برخورد با موانع غیرقابل پیش‌بینی در هنگام حرکت از مبدأ به مقصد است. این پژوهش، یک الگوریتم مسیریابی دو هدفه مبتنی بر منطق فازی برای ربات‌های متحرک در محیط‌های پویای ناشناخته را ارائه می‌دهد. اهداف این الگوریتم کمینه‌سازی زمان رسیدن از مبدأ به مقصد و همچنین کمینه‌سازی مسافت طی شده است. نتایج شبیه‌سازی در نرم‌افزار Matlab نشان می‌دهد که هنگامی که محیط حرکت خلوت باشد، الگوریتم پیشنهادی از کارآیی بالایی برخوردار است.
در سال‌های اخیر، استفاده از ربات‌ها برای کارهای خدماتی و انجام عملیات در محیط‌های پرخطر مورد استقبال گسترده قرار گرفته است. یکی از کارهای پیچیده در این عملیات، اجتناب ربات از برخورد با موانع غیرقابل پیش‌بینی در هنگام حرکت از مبدأ به مقصد است. این پژوهش، یک الگوریتم مسیریابی دو هدفه مبتنی بر منطق فازی برای ربات‌های متحرک در محیط‌های پویای ناشناخته را ارائه می‌دهد. اهداف این الگوریتم کمینه‌سازی زمان رسیدن از مبدأ به مقصد و همچنین کمینه‌سازی مسافت طی شده است. نتایج شبیه‌سازی در نرم‌افزار Matlab نشان می‌دهد که هنگامی که محیط حرکت خلوت باشد، الگوریتم پیشنهادی از کارآیی بالایی برخوردار است.

کلیدواژه‌ها


[1] Abed, M.S., Lutfy, O.F. and Al-Doori, Q. (2021) A Review on Path Planning Algorithms for Mobile Robots. Engineering and Technology Journal, 39(5A), 804-820.
 
[2] Caraveo, C., Valdez, F. and Castillo, O. (2016) Optimization of fuzzy controller design using a new bee colony algorithm with fuzzy dynamic parameter adaptation. Applied Soft Computing, 43, 131-142.
 
[3] Chen, Y., Liang, J., Wang, Y., Pan, Q., Tan, J. and Mao, J. (2020) Autonomous mobile robot path planning in unknown dynamic environments using neural dynamics. Soft Computing, 24(18), 13979-13995.
 
[4] Elmi, Z. and Efe, M. Ö. (2021) Online path planning of mobile robot using grasshopper algorithm in a dynamic and unknown environment. Journal of Experimental & Theoretical Artificial Intelligence, 33(3), 467-485.
 
[5] Ge, S.S. and Cui, Y.J. (2002) Dynamic motion planning for mobile robots using potential field method. Autonomous robots, 13(3),207-222.
 
[6] Juang, C.F., Lin, C.H. and Bui, T.B. (2018) Multiobjective rule-based cooperative continuous ant colony optimized fuzzy systems with a robot control application. IEEE transactions on cybernetics, 50(2), 650-663.
 
[7] Lin, X., Wang, C., Wang, K., Li, M. and Yu, X. (2021) Trajectory planning for unmanned aerial vehicles in complicated urban environments: A control network approach. Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 128, 103120.
 
[8] Martínez, E.A.R., Caron, G., Pégard, C. and Alabazares, D.L. (2020) Photometric path planning for vision-based navigation. In 2020 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 9007-9013, IEEE.
 
[9] Mitchell, J.P., Bruer, G., Dean, M.E., Plank, J.S., Rose, G.S. and Schuman, C.D. (2017) NeoN: Neuromorphic control for autonomous robotic navigation. In 2017 IEEE International Symposium on Robotics and Intelligent Sensors (IRIS), 136-142, IEEE.
 
[10] Mohanty, P.K. and Dewang, H.S. (2021) A smart path planner for wheeled mobile robots using adaptive particle swarm optimization. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 43(2), 1-18.
 
[11] Rahmaniar, W. and Rakhmania, A.E. (2022) Mobile Robot Path Planning in a Trajectory with Multiple Obstacles Using Genetic Algorithms. Journal of Robotics and Control (JRC), 3(1), 1-7.
 
[12] Rusu, P., Petriu, E.M., Whalen, T.E., Cornell, A. and Spoelder, H.J. (2003) Behavior-based neuro-fuzzy controller for mobile robot navigation. IEEE transactions on instrumentation and measurement, 52(4), 1335-1340.
 
[13] Sharma, K.D., Chatterjee, A. and Rakshit, A. (2018) Experimental study II: Vision-based navigation of mobile robots. In Intelligent Control, 243-280, Springer, Singapore.
 
[14] Tran, V.P., Garratt, M.A. and Petersen, I.R. (2021) Multi-vehicle formation control and obstacle avoidance using negative-imaginary systems theory. IFAC Journal of Systems and Control, 15, 100117.
 
[15] Uriol, R. and Moran, A. (2017) April. Mobile robot path planning in complex environments using ant colony optimization algorithm. In 2017 3rd international conference on control, automation and robotics (ICCAR), 15-21, IEEE.
 
[16] Van Den Berg, J., Stilman, M., Kuffner, J., Lin, M. and Manocha, D. (2009) Path planning among movable obstacles: a probabilistically complete approach. In Algorithmic Foundation of Robotics VIII, 599-614, Springer, Berlin, Heidelberg.
 
[17] Wu, Z., Chen, Y., Liang, J., He, B. and Wang, Y. (2021) ST-FMT*: A Fast Optimal Global Motion Planning for Mobile Robot. IEEE Transactions on Industrial Electronics.
 
[18] Zhang, Z., Zheng, L., Chen, Z., Kong, L. and Karimi, H.R. (2020) Mutualcollision-avoidance scheme synthesized by neural networks for dual redundant robot manipulators executing cooperative tasks. IEEE transactions on neural networks and learning systems, 32(3), 1052-1066.
 
[19] Zhao, R. and Lee, H.K. (2017) Fuzzy-based path planning for multiple mobile robots in unknown dynamic environment. Journal of Electrical Engineering and Technology, 12(2), 918-925.
 
[20] Zhou, Y., Hu, H., Liu, Y., Lin, S.W. and Ding, Z. (2020) A distributed method to avoid higher-order deadlocks in multi-robot systems. Automatica, 112, 108706.