طراحی مسیر برای ربات عمود پرواز بدون سرنشین به کمک الگوریتم درخت جستجوی سریع تصادفی

خوداتکایی یا خودمختاری یکی از مهم ترین گلوگاه های پیش روی حوزه ربات های بدون سرنشین می باشد. هدف این مقاله ارائه یک الگوریتم طراحی مسیر مبتنی بر نمونه برداری تصادفی افزایشی برای یک ربات عمود پرواز بدون سرنشین می باشد. در فضاهای شهری و محیط های بسته با افزایش تعداد موانع و قیدهای پیرامونی، پیچیدگی محاسباتی و زمان مورد نیاز برای الگوریتم های طراحی مسیر کلاسیک قطعی کامل با مرتبهO(n)۲ افزایش می یابد. لذا امکان پیاده سازی ان ها بصورت روی خط جهت ایجاد حداقل خودمختاری در ربات عمود پرواز با محدودیت های همراه می گردد. در این مقاله روش درخت جستجو سریع تصادفی مبتنی بر نمونه برداری تصادفی افزایشی جهت حل مسئله طراحی مسیر ارائه شده است. الگوریتم پیشنهادی کامل احتمالاتی بوده و همچنین امکان اعمال قیدهای غیرهولونومیک در گره های درخت جستجویی مسیر را دارا می باشد. این امر سبب می گردد نه تنها مسیر با حجم محاسبات محدود و بصورت روی خط طراحی گردد، بلکه امکان اعمال قیدهای دیفرانسیلی حرکتی و در نهایتطراحی یک مسیر عملیاتی با قابلیت رهگیری بالا توسط ربات را فراهم می آورد. جهت اعتبار سنجی و اعتبار بخشی روش طراحی مسیر پیشنهادی دو سناریوی تست تدوین شده است. در این سناریوهای تست چند گذرگاه باریک و تعدادی مانع ثابت بصورت نامنظم در فضای کاری در نظر گرفته شده است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهند که الگوریتم درخت جستجو سریع تصادفی پیشنهادی جهت طراحی مسیر برای ربات عمود پرواز مد نظر حدود ۶۸ % به نمونه برداری کمتر و حدود ۶۱ % زمان کمتر برای طراحی مسیر نسبت به روش های کامل کلاسیک نیاز داشته است

Keywords:

ربات عمود پرواز , طراحی مسیر , درخت جستجوی سریع تصادفی , معادلات حرکت شش درجه آزادی