طراحی مسیر روی خط برای ربات خودمختار زیرسطحی در یک بستر تقریبا ناشناخته به روش درخت جستجو سریع تصادفی محلی

تقریبا ناشناخته بودن محیط بیکران دریا‌ها و نبود نقشه دقیق قبلی از فضای کاری یکی از چالش‌های فعلی ربات‌های خودمختار زیرسطحی در انجام ماموریت‌های محوله می‌باشد. هدف این پژوهش، طراحی مسیر بصورت روی خط برای یک ربات خودمختار زیرسطحی از موقعیت و سرعت ابتدایی به موقعیت و سرعت هدف در یک فضای کاری تقریبا ناشناخته با حضور موانع از پیش نامعلوم می‌باشد. برای این منظور، الگوریتم طراحی مسیر درخت جستجو سریع تصادفی محلی برای ربات معرفی می‌گردد. الگوریتم مذکور شامل سه جزء به هم پیوسته: ماژول طراحی مسیر، ماژول طراحی مسیر محلی بلادرنگ و ماژول تشخیص مانع می‌باشد. هر یک از گره‌های تولیدی توسط ماژول طراحی مسیر و شاخه‌های مربوطه از منظر قیدهای سینودینامیکی ربات توسط کنترل‌کننده سطح پایین و مدل دینامیکی غیرخطی بررسی می-شوند. چنانچه گره و شاخه بطور همزمان قیدهای مذکور را در بازه زمانی مدنظر برآورده نمایند، به همراه سیگنال‌های کنترلی توسط الگوریتم طراحی مسیر برای طراحی مسیر نهایی ذخیره می‌گردند. چنانچه ماژول تشخیص مانع ربات، مانعی از پیش نامعلوم را بر روی مسیر طراحی شده تشخیص دهد، ماژول طراحی مسیر محلی بلادرنگ به‌منظور اجتناب از برخورد با آن، درخت جستجو سریع تصادفی محلی را از موقعیت و وضعیت فعلی ربات به نزدیک‌ترین گره درخت طراحی شده توسعه می‌دهد. الگوریتم پیشنهادی به منظور ارزیابی برروی یک کامپیوتر صنعتی تک بورد پیاده‌سازی شده و بصورت زمان حقیقی در محیط xPC-Target متلب مورد آزمون پردازنده در حلقه قرار گرفت. نتایج آزمون نشان می‌دهد که ربات به کمک الگوریتم طراحی مسیر پیشنهادی نه تنها قادر به اجتناب از برخورد با موانع از پیش نامعلوم می‌باشد، بلکه به دلیل ماهیت تصادفی آن، از سرعت مطلوبی در طراحی مسیر در محیط‌های متشکل از موانع بسیار، بصورت روی‌خط برخوردار است.