بهبود جستجو و پیمایش ربات ها بر پایه شبکه تاریخچه پویش
Abstract
در صورت وقوع حادثه ای مانند زلزله، حضور انسان ها در محیط می تواند خطرآفرین باشد و بهتر است از ربات ها برای امدادرسانی استفاده شود. یک محدودیت زمانی در زمان امدادرسانی به مصدومین و باتری ربات ها وجود دارد؛ ربات های امدادرسان باید بتوانند در یک زمان مشخص مناطق بیشتری از محیط را جستجو کنند تا در نهایت مصدومین بیشتری شناسایی شوند. گروه ربات های امدادرسان برای این منظور و برای هماهنگ کردن جستجوی خود با یکدیگر و جلوگیری از جستجوی مناطق تکراری در محیط، از یک نقشه اشتراکی استفاده می کنند. اطلاعات جمع آوری شده و نمایش بصری آن می تواند یک نقشه شبکه اشغال باشد که نواحی اشغال شده، اشغال نشده و جستجو نشده را نشان دهد. ضمن آنکه می توان مکان مصدومین و راه رسیدن به آنها را نیز در نقشه نشان داد. استفاده از چند ربات به جای یک ربات در جستجوی محیط، مشکلاتی را نیز مانند ناسازگاری در اطلاعات، برخورد ربات ها با هم و چگونگی ادغام نقشه های ربات ها با هم را ایجاد می کند که باید در نظر گرفته شوند. در این پایان نامه، نقشه ای به نام «شبکه تاریخچه پویش» ارائه شده است که همراه با نقشه شبکه اشغال بین ربات ها به اشتراک گذاشته شده و هماهنگی بین ربات های جستجوگر گروه را بهبود می بخشد. این روش معیار مناسب تری نسبت به روش های متداول برای گزینش هدف های میانی ربات ها به کار می گیرد. برتری به کارگیری شبکه تاریخچه پویش به جای روش های متداول که تنها از انتخاب نزدیک ترین پیشگام ها به عنوان هدف میانی ربات ها در نقشه شبکه اشغال برای هماهنگ کردن چند ربات استفاده می کنند، این است که ربات ها تلاش می کنند با نگه داری تاریخچه پویش ربات ها در زمین، نقاط «کمتر پویش شده» در محیط را شناسایی کرده، هر کدام از ربات ها یکی از این نقطه ها را به عنوان هدف برگزیده و طراحی مسیر مناسبی برای رسیدن به آن انجام دهد. هدف های ربات ها مجزا از هم و با فاصله مناسب گزینش می شوند تا در حد امکان همه محیط توسط ربات ها جستجو شود؛ در حالی که در روش های دیگر، اولویت بیشتر در گزینش نزدیک ترین پیشگام به ربات است. این معیار هر چند در راهکار جدید نیز در نظر گرفته شده است، اما در اولویت نیست. هدف اصلی راهکار جدید، جستجوی بهینه ربات ها و غلبه بر محدودیت زمانی و در عین حال حفظ کارآیی روش است. همچنین در حین تولید نقشه شبکه اشغال، یک نقشه گراف گرا شامل «تقاطع» ها در محیط به عنوان گره ها که اجزای ساختاری اصلی محیط هستند ساخته می شود. این نقشه در پیمایش های بعدی ربات ها می تواند به کارگرفته شود تا نیاز به پردازش های دوباره همه اجزای محیط نباشد و جستجو و طراحی مسیر با سرعت بیشتری انجام شود. برای شناسایی تقاطع ها یک روش بهبود یافته معرفی شده است. در این روش، برخلاف روش های متداول که نقشه گراف گرا را از پردازش نقشه شبکه اشغال به دست می آورند، اطلاعات مکان گره ها که همان تقاطع ها در محیط هستند، مستقیماً از محیط به وسیله «شناسایی فضاهای باز» در داده های حسگر پوینده لیزری به دست می آیند.