ارائه یک معماری کنترل توزیع شده برای ارتباط و هماهنگی سیستم‏های چند عاملی در جابجایی همکارانه اجسام

یکی از وظایفی که سیستم‏های چندرباتی در محیط¬های صنعتی امروزی برعهده دارند، جابجایی اجسام است که انجام آن نیازمند حل مسائل مختلفی مانند برنامه‏ریزی حرکت، هماهنگی بین ربات‏ها و انتقال پایدار جسم است. هدف برنامه‏ریزی حرکت ایجاد یک مسیر بدون تصادم برای حرکت ربات یا جسم است. در بخش ایجاد هماهنگی، سعی می¬شود تا اعمال ربات‏ها با یکدیگر متناقض نباشد و انتقال پایدار بر روی تعیین یک روش انتقال مطابق با شرایط جسم و مسیر تمرکز دارد. در تحقیق پیش‏رو سعی بر ارائه یک راه‏حل مناسب برای انجام وظیفه جابجایی اجسام در محیط حاوی موانع توسط یک سیستم چند رباتی شده است. ثابت شده است که سیستم¬های متمرکز علارغم فراهم کردن مزایایی مانند سادگی و تولید راه¬حل بهینه، مشکلاتی در رابطه با مقیاس¬پذیری پایین، تحمل¬پذیری خطای کم، توان پردازشی و پهنای باند محدود دارند. در مقابل استفاده از سیستم‏های غیرمتمرکز و عامل¬های خودمختار در مساله مذکور، می¬تواند موجب افزایش کارایی حل مساله با افزایش تعداد ربات‏های موجود در محیط شود. با این حال سیستم‏های محلی به دلیل عدم دسترسی به اطلاعات سراسری از مشکل عدم بهینگی رنج می¬برند. از این رو در این تحقیق سعی شده است تا با تلفیق دو رویکرد فوق و با استفاده از برنامه‏ریزی سراسری و برنامه‏ریزی محلی یک طرح حرکتی نسبتاً بهینه برای انتقال جسم توسط یک سیستم چندرباتی متشکل از ربات‏های بازویی متحرک kuka youbot ارائه شود. برنامه¬ریز سراسری وظیفه تعیین یک مسیر عاری از تصادم برای عبور جسم از میان موانع را برعهده دارد. این درحالی است که برنامه¬ریز محلی تعبیه شده بر روی هر ربات مسیر دقیق حرکت آن را مشخص می-کند. برنامه¬ریز سراسری از الگوریتم مبتنی بر نمونه¬برداری ort استفاده می¬کند که نسبت به الگوریتم¬های مبتنی بر نمونه‏برداری دیگر کارایی بهتری دارد. برنامه¬ریز محلی نیز از ترکیب الگوریتم¬های tangent bug و میدان پتانسیل محلی بهره می¬برد به نحوی که tangent bug تضمین می¬کند که ربات در حین حرکت در بهینه محلی گیر نکند و میدان پتانسیل با تولید نیروهای دافعه مناسب از برخورد همه بخش¬های ربات با موانع جلوگیری می¬کند. در زمان انتقال جسم، در صورت وجود مسیر و کوتاه بودن آن، ربات‏ها اقدام به انتقال جسم توسط گرفتن و بلند کردن جسم می¬کنند و در غیر این صورت، از سیستم مرکزی درخواست برنامه‏ریزی مسیر برای انتقال جسم می¬نمایند. برنامه سراسری تعریف شده نقش یک راهنما را در حرکت ربات‏ها دارد و ربات‏ها جسم را الزاماً از این مسیر عبور نمی¬دهند بلکه می¬توانند از نقاطی نزدیک به این مسیر عبور دهند. هماهنگی حرکات ربات‏ها در زمان برداشتن، حرکت و زمین گذاشتن جسم توسط یکی از ربات‏ها و به کمک ارتباط رادیوی صورت می¬گیرد. کلیه شبیه‏سازی¬های این تحقیق در فضای سه بعدی، به کمک نرم¬افزار webots انجام شده است. این شبیه‏ساز اجازه پیاده‏سازی یک محیط آزمایشی برای سیستم‏های چندرباتی را فراهم می‏کند. در انتها سناریوهای مختلف آزمایش شده و نتایج هر سناریو به طور کامل تشریح شده است