فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

در این پژوهش یک الگوریتم هندسی نوآورانه برای مسیریابی برخط ربات‌های خودمختار در محیط‌های دوبعدی با موانع محدب ارائه می‌شود. ایده اصلی روش پیشنهادی استفاده از بیضی‌های محاطی بهینه برای مدل‌سازی موانع و به‌کارگیری خطوط مماسی به عنوان مسیرهای کاندید است. بدین ترتیب، مسئله مسیریابی در هر گام به یک حوزه‌ی محدب کاهش یافته و انتخاب مسیر نهایی از طریق کمینه‌سازی یک تابع هزینه‌ی سه‌جزئی (طول مسیر، میزان انحراف زاویه‌ای و فاصله از موانع) صورت می‌گیرد. این رویکرد نه تنها سادگی محاسبات را تضمین می‌کند؛ بلکه امکان به‌روزرسانی سریع و برخط مسیر در محیط‌های پویا را فراهم می‌سازد. یافته‌های شبیه‌سازی نشان می‌دهد که الگوریتم پیشنهادی به طور چشمگیری بر روش‌های مرسوم A*،RRT* و ACO برتری دارد. در محیط نخست، زمان اجرا، تنها 032/0 ثانیه (در برابر 981/3 و 1/4ثانیه)، طول مسیر 9/1896 کوتاه‌تر از RRT* با 2/1952 متر و نرمی مسیر 225/0(در برابر 6/696 و 147/5) ثبت شد. در محیط دوم نیز زمان محاسباتی 124/0 ثانیه و نرمی مسیر 4/0 گزارش گردید که حداقل 60٪ سریع‌تر از A* و حدود 20٪ سریع‌تر از RRT* است. علاوه بر این، مصرف انرژی در مسیرهای الگوریتم به طور متوسط بین 5 تا 10 درصد کمتر از سایر مسیرها بود. نتایج نشان می‌دهد با ترکیب هندسه مماسی و مدل‌سازی بیضوی موانع، قادر است مسیرهایی کوتاه‌تر، نرم‌تر و بهینه‌تر ایجاد کرده و در عین حال زمان پردازش را به طور معناداری کاهش دهد. بدین ترتیب، گزینه‌ای کارآمد برای کاربردهای مقیاس بالا و برخط محسوب شده، در ضمن قابلیت توسعه به محیط‌های سه‌بعدی را نیز داراست.