طراحی الگوریتم جدیدی برای حرکت دو بعدی توده ی ربات ها بر مبنای عدم برخورد با مانع مبتنی برمعادلات لاگرانژ

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد پردیس، دانشگاه آزاد اسلامی، پردیس، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله الگوریتمی جدید برای رفتار توده­ای از ربات­ها با هدف تجمع توده در مرکز جرم آن در ابتدا و پس از آن حرکت به سمت نقطه­ای خاص ارائه می­شود. از آنجایی که معادله حرکت توده بر اساس معادلات لاگرانژ می­باشد، بنابراین در الگوریتم ارائه شده با حداقل کردن انرژی، اعضای توده کوتاهترین مسیر ممکن را برای رسیدن به مقصد طی می­نمایند. همچنین با فرض موانع در مسیر حرکت توده، با استفاده از عامل دافع خطی که در الگوریتم تعریف می­شود و توسط سوئیچی فعال می­شود، موضوع پایداری در عدم برخورد با موانع در حرکت تضمین می­گردد و در نهایت معادلات ارائه شده توسط نرم افزار MATLAB شبیه­سازی و صحه گذاری می­شود. نتایج حاصل از رفتار توده­ی ربات­ها بر مبنای الگوریتم ارائه شده، شبیه­سازی و رفتار بهینه در الگوریتم ارائه شده با حداقل انرژی و عدم برخورد با موانع در طول مسیر توده­ی ربات­ها را نشان می­­دهد.

کلیدواژه‌ها


[1] Jens, K., Graeme, D.R., and Stefan, K., “Swarm Intelligence in Animals and Humans”, Trends in Ecology and Evolution, Vol. 25, No.1, pp. 28-34, (2010).

 

[2] Yan-fei, Z., and Xiong-min, T., “Overview of Swarm Intelligence”, International Conference on Computer Application and System Modeling (ICCASM 2010), pp .400-401, Taiyuan, China, (2010).

 

 [3] Kazadi, S., “Swarm Engineering”, Ph.D. Thesis, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA, (2000).

 

 [4] Brambilla, M., Ferrante, E., Birattari, M., and Dorigo, M., “Swarm Robotics: A Review from the Swarm Engineering Perspective”, Swarm Intelligence, Vol. 7, pp. 1-41, (2013).

 

[5] Martinoli, A., Ijspeert, A.J., and Mondada, F., “Understanding Collective Aggregation Mechanisms: from Probabilistic Modeling to Experiments with Real Robots”, Robotics and Autonomous Systems, Vol. 29, No. 1, pp. 51–63, (1999).

 

[6] Lerman, K., Galstyan, A., Martinoli, A., and Ijspeert, A.J., “A Macroscopic Analytical Model of Collaboration in Distributed Robotic Systems Artificial Life”, Vol. 7, No. 4, pp. 375–393, (2001).

 

[7] Martinoli, A., Easton, K., and Agassounon, W., “Modeling Swarm Robotic Systems: A Case Study in Collaborative Distributed Manipulation”, The International Journal of Robotics Research, Vol. 23, No. 4–5, pp. 415–436, (2004).

 

[8] Lerman, K., and Galstyan, A., “Mathematical Model of Foraging in a Group of Robots: Effect of Interference. Autonomous Robots”, Vol. 13, No. 2, pp. 127–141, (2002).

 

[9] Trianni, V., Labella, T.H., Gross, R., Sahin, E., Dorigo, M., and Deneubourg, J.L.,  “Modeling Pattern Formation in a Swarm of Self-assembling Robots”, (Technical Report TR/IRIDIA/2002-12), IRIDIA, Université Libre de Bruxelles, Belgium, (2002).

 

[10] Campo, A., and Dorigo, M., “Efficient Multi-foraging in Swarm Robotics”, In Lecture Notes in Artificial Intelligence, Advances in Artificial Life, Proceedings of ECAL, Berlin: Springer, Vol. 4648, pp. 696-705, (2007).

 

[11] Winfield, A. F. T., “Towards an Engineering Science of Robot Foraging”, In Distributed Autonomous Robotic Systems Berlin: Springer, Vol. 8, pp. 185-192, (2009).

 [12] Liu, W., and Winfield, A., “Modeling and Optimization of Adaptive Foraging in Swarm Robotic Systems”, International Journal of Robotics Research, Vol. 29, No. 14, pp. 1743–1760, (2010).

 

[13] Khozee, A., Aminaiee, A. H., and Ghaffari, A.,” A Swarm Robotic Approach to Distributed Object Pushing using Fuzzy Controllers”, Proceedings of the 2008 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, Bangkok, Thailand, February 21 -26, (2009).

 

[14] Ghaffari, A., and Esfahanian, M. R., ”Using Swarm Robots Based on Leader-followers Method for Spherical Object Manipulation”, Proceeding of the 2013 RSI/ISM International Conference on Robotics and Mechatronics, Tehran, Iran, February 13-15, (2013).

 

[15] Ekanayake, S.W., “Formation of Networked Mobile Robots”, Submitted in Fulfillment of the Requirement for the Degree of Doctor of Philosophy, Deakin University, Melbourne, Australia, (2009).

 

[16] Gazi, V., “Stability Analysis of Swarms”, Presented in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree Doctor of Philosophy in the Graduate School of the Ohio State University, (2002).

 

 [17] Gazi, V., “On Lagrangian Dynamics Based Modeling of Swarm Behavior”, Physica D: Nonlinear Phenomena, Vol. 260, pp. 159-175, (2013).