---

چکیده- در این مقاله طراحی مسیر بازوی مکانیکی با چند درجه آزادی در فضای سه بعدی با ارائه روش تحلیلی جدیدی برای پیشگیری از برخورد با موانع بیضی گون انجام شده است. برای تعیین مسیر بازوی مکانیکی و به منظور دستیابی سریع به جوابهای بهینه در فضای کاری پیچیده، نوعی الگوریتم ژنتیک با نرخ جهش فازی معرفی استفاده شده است. از چند جمله ای درونیاب اسپیلاین درجه سه برای تخمین هر یک از زوایای مفصلیاستفاده شده است. الگوریتم ژنتیک، تعدادی نقطه میانی را برای انجام انطباق منحنی با چند جمله ای درونیاب تعیین می کند تا با استفاده از آن بتوان تابع هدف مورد نظر را بهینه کرد. نتایج شبیه سازی، کارایی و توانایی روش ارائه شده را نشان می دهد.

---

در این مقاله طراحی مسیر بازوی افزونه صفحه ای با مفاصل قفل شونده با استفاده از الگوریتم پرواز پرندگان انجام شده است. برای این منظور دو استراتژی متفاوت به کار رفته است. در استراتژی اول، طراحی مسیر به دو بخش تقسیم شده که در بخش اول سینماتیک معکوس بازو با استفاده از الگوریتم پرواز پرندگان پیوسته حل شده و در بخش دوم ترتیب باز و بسته شدن قفل مفاصل با استفاده از الگوریتم پرواز پرندگان گسسته بهینه شده است. نتایج حاصل از بهینه سازی توسط این روش، با نتایج حاصل از بهینه سازی با الگوریتم ژنتیک مقایسه شده است. در یافتن پاسخ سینماتیک معکوس با یک مسئله بهینه سازی چند هدفه روبرو شده که برای حل آن از دو روش ترکیب وزنی توابع و روش پرواز پرندگان برداری استفاده شده است. در استراتژی دوم، الگوریتم جدید پرواز پرندگان هیبریدی معرفی شده است. در این الگوریتم اعداد پیوسته و گسسته در یک ذره، کنار هم قرار گرفته تا یک ذره هیبریدی را شکل دهند. در پایان نتایج دو استراتژی با یکدیگر مقایسه شده تا برتری روش پرواز پرندگان هیبریدی مشخص شود.

---

در این مقاله طراحی مسیر سینماتیکی نوع خاصی از بازوهای ابر افزونه بررسی شده است. در این بازو با کاهش تعداد عملگرهای کابلی و اضافه کردن سیستم قفل در هر لینک، وزن و تعداد عملگرهای آن تا حد زیادی کاهش پیدا کرده است. در این پژوهش از روش بهینه سازی تکاملی پرواز پرندگان در طراحی مسیر استفاده شده است و تمامی قیود سینماتیکی نظیر محدوده حرکتی مفاصل و قیود مربوط به سیستم قفل بازو در نظر گرفته شده اند. در بخش اول، جهت کاهش ارتعاشات و مصرف انرژی و افزایش دقت حرکت، مسیر با مشخصه کمترین تعداد سوئیچ، به روش بهینه سازی یافت شده است. برای صحه گذاری بر نتایج بدست آمده چند آزمایش مختلف طراحی و بررسی شده است و براساس آن عملکرد مناسب روش پیشنهاد شده نشان داده شده است. دربخش دوم، طراحی مسیر با هدف کمینه نمودن زمان بر اساس تئوری بنگ-بنگ ارائه شده است. در این بخش سینماتیک معکوس بازو در نقطه هدف به گونه ای حل شده است که مجموع تغییر طول پایه های لینک ها حداقل شوند. در این قسمت نتایج بدست آمده از روش پرواز پرندگان با نتایج روش شبیه سازی انجماد طبیعی مقایسه شده است تا صحت پاسخ های حاصل شده تائید و عملکرد صحیح آن روشن گردد.

---

در محیط¬های کاری و صنعتی از ربات¬های متحرک چرخ¬دار به علت فضای کاری وسیعی آن استفاده فراوانی می¬شود. از طرفی به منظور افزایش کارایی و بازده ربات¬های متحرک، طراحی مسیر حرکت آن از اهمیت ویژه¬ای برخوردار بوده و مورد توجه بسیاری از دانشمندان علم رباتیک می-باشد. در این مقاله به طراحی مسیر بهینه ربات متحرک چرخ¬دار با در نظر گرفتن معادلات دینامیکی غیرخطی و قیود غیرهولونومیک آن پرداخته می¬شود. مسئله طراحی مسیر بهینه ربات متحرک به عنوان یک مسئله کنترل بهینه فرمولاسیون شده و با استفاده از روش غیرمستقیم کنترل بهینه، شرایط بهینگی مسیر به صورت یک مجموعه معادلات دیفرانسیل غیرخطی استخراج می¬شود. سپس معادلات بهینگی استخراج شده به کمک روش¬های عددی حل شده و شبیه¬سازی¬های متنوعی برای مسیر بهینه ربات انجام می¬شود. در ادامه به منظور بررسی صحت نتایج تئوری، آنالیزهای تجربی متعددی با استفاده از ربات متحرک آزمایشگاهی اسکات انجام پذیرفته و با نتایج شبیه¬سازی مقایسه می¬شود. تحلیل نتایج تجربی، نشان¬دهنده صحت و کارایی روش پیشنهادی در کاربردهای عملی طراحی مسیر بهینه ربات متحرک را می¬باشد.

---

در این مقاله طراحی مسیر بهینه برای منیپولاتور با مفاصل انعطاف پذیر ارائه می گردد، به گونه ای که ماکزیمم ظرفیت حمل بار بین دو نقطه داده شده در فضای کاری توسط ربات حمل گردد و همزمان ارتعاشات ناشی از انعطاف پذیری مفاصل در طول مسیر نیز کاهش یابد. روش حل بر اساس حل غیر مستقیم مساله کنترل بهینه می باشد. به این منظور با تعریف مناسب تابع هدف و استخراج معادلات دینامیکی سیستم در فرم فضای حالت، تابع همیلتونین سیستم محاسبه می شود و با استفاده از اصل ماکزیمم پونتریاگن شرایط لازم بهینگی استخراج می گردد. به منظور کاهش ارتعاشات در طول مسیر، متغیر های حالت مناسب تعریف می شود و اصلاحی در قانون کنترل بهینه انجام می گیرد به گونه ای که تغییرات ناگهانی در کنترل اعمالی حذف گردد. در ادامه به منظور بررسی کارایی روش، شبیه سازی برای یک ربات دو درجه آزادی انجام می گیرد. به این منظور بعد از استخراج معادلات، در مرحله اول مساله ماکزیمم ظرفیت حمل بار بدون در نظر گرفتن ارتعاشات حل می شود، و در مرحله دوم با اصلاح تابع هدف، مسیر بهینه با ظرفیت حمل بار بیشینه و دامنه ارتعاشات کمینه بدست می آید و در آخر بحث و بررسی روی نتایج ارائه می شود.

---

در این مقاله، طراحی مسیر بازگشت به جو یک کپسول فضایی از لحظه خروج از مدار اولیه تا رسیدن به شرایط عملکرد سیستم بازیابی مورد بررسی قرار می گیرد. برای این منظور دو روش حل عددی مسائل کنترل بهینه با رویکرد چند بازه ای توسعه داده شده و مورد استفاده و مقایسه قرار گرفته است. روش اول در دسته روشهای پرتاب (شوتینگ متد) قرار دارد که بهینه سازی در آن با استفاده از الگوریتم ژنتیک صورت می پذیرد. در این روش با بهره گیری از مدل جامعی برای توصیف تاریخچه کنترلی، به طور همزمان تعداد و چینش بازه ها و نوع تاریخچه کنترلی در هر بازه بهینه می شود. روش دوم موسوم به روش شبه طیفی می باشد که در آن متغیرهای حالت و کنترل برای ارضای همزمان قیود و شرایط بهینگی در نقاطی موسوم به گره ها تعیین می شوند. این روش هم با رویکرد چند بازه ای حل شده و با روش اول مقایسه گشته است. روشهای توسعه داده شده که در انتها عملکرد آنها مورد مقایسه و تحلیل قرار گرفته، قابل استفاده برای حل کلیه مسائل کنترل بهینه و طراحی مسیر می باشند.

---

در این مقاله، به مسئله تاثیر خطای ناوبری در طراحی مسیر پرنده‌های بدون سرنشینی که ملزم به پرواز برفراز عوارض زمینی در ارتفاع پایین هستند پرداخته شده است. باتوجه به اینکه سیستمهای ناوبری اینرسی مشکل افزایش انحراف برحسب زمان دارند، داشتن پرواز ایمن و بدون برخورد با عوارض زمینی در ارتفاعات پایین، از نکات اساسی طراحی مسیر اینگونه پرنده‌ها تلقی می‌گردد. از طرف دیگر، بعضی پرنده ها از تِرکام به عنوان سیستم کمک ناوبری استفاده می‌کنند. این سیستم در مناطق ناهموار کارایی بیشتری دارد و لذا تامین الزامات آن در کنار قیود دیگر کار پیچیده‌ای است. در این مقاله تلاش شده محددودیتهای فوق در فرآیند طراحی مسیر لحاظ گردد. برای این منظور، از الگوریتمی مبتنی برشبکه جریان لایه‌ای روی نقشه‌های دیجیتالی عوارض زمینی استفاده شده که قابلیت بالایی در پذیرش انواع قیود داشته و مسیری بهینه و قطعی تولید می‌نماید. بنابراین با بکارگیری معادلات دینامیک حرکت سه بعدی پرنده در فضای گسسته همراه با قیود دینامیکی و معیارهای بهینگی مختلف، مدل کاملی از خطای ناوبری و همچنین پارامترهای تاثیرگذار ترکام در الگوریتم مزبور اضافه شده تا مسیر شدنی تولید نماید که احتمال برخورد به عوارض به صفر کاهش یابد، ضمن اینکه الزامات ترکام را تامین نماید. الگوریتم حاصله با اعمال شرایط اولیه و در کمترین زمان ممکن، مسیر مزبور را تولید می‌کند. نتایج عددی، صحت این مسئله را نشان می‌دهد

---

در این مقاله، هدف ارائه روندی است که بتوان با استفاده از آن معیار مهارت را در طراحی بهینه ابعاد و مسیر یک ربات جراح لاپراسکوپی به کار بست. این معیار وابسته به پیکربندی بازوی رباتیک است و برای محاسبه آن در هر نقطه از فضای کاری، نیاز به حل معادلات سینماتیک مستقیم و وارون و همچنین استخراج ماتریس ژاکوبین است. در مقاله حاضر، با استفاده از روش مونت کارلو، مهارت ربات در کل فضای کاری محاسبه شده است. برای یافتن طول بهینه رابط‌های ربات به منظور بیشنه شدن مهارت در جراحی، یک مساله بهینهسازی غیرخطی و مقید فرمول بندی شده و با استفاده از الگوریتم ژنتیک حل شده است. سپس، با داشتن ابعاد بهینه ربات که منجر به بیشینه شدن مهارت آن در فضای کاری می‌شود، مساله طراحی بهینه مسیر در فضای دکارتی حل شده است. در این حالت، مهارت ربات و خطای ردیابی مسیر به عنوان توابع هزینه بهینه سازی در نظر گرفته شده است. رویکرد ذکر شده بر روی یک بازوی ربات جراح با چهار درجه آزادی پیادهسازی شده و نتایج شبیه سازی که نشان دهنده کارآمدی روش است، نشان داده شده است.

---

در مقالۀ پیش‌رو، اهمیت تجهیز پای یک ربات انسان‌نما با پنجۀ فعال مورد بررسی قرار می‌گیرد. هدف از این بررسی، استفاده از مفصل پنجه فعال و پاشنه برای بهبود گام-برداری ربات از نقطه‌نظر گشتاور زانو و انرژی مصرفی کل است. بدین منظور، با در نظر گرفتن هم‌زمانِ پنجه و پاشنه، یک نوع الگوی حرکتی بهینه ارائه و بررسی می‌شود و با الگوی حرکتی بدون پنجه و پاشنه مقایسه می‌شود. سیستم مورد بررسی، یک رباتِ انسان‌نمای ۲۲ درجه آزادی است که روش‌های تحلیلی کین و لاگرانژ به منظور استخراج معادلات دینامیکی آن مورد بررسی قرار می‌گیرند. سپس، به منظور کاهش بار محاسباتی، راه‌حلی تکراری برای حل معادلات دینامیک معکوس، بر اساس روش کین ارائه می-گردد. به منظور اطمینان از صحت نتایج به دست آمده برای گشتاورهای موردنیاز مفاصل و نیرو و گشتاورهای عکس‌العملی زمین، ZMP به دو روش محاسبه و مقایسه می‌شود. در ادامه، برای هر دو الگوی حرکتی، مسیری مناسب برای حرکت میان‌تنه و کف پاها در فضای کاری طراحی می‌شود و از طریق سینماتیک معکوس، مسیر حرکت همۀ مفاصل به جز پنجه در فضای مفصلی به دست می‌آید. مسیر حرکت پنجه، جداگانه و براساس مسیر طراحی شده برای کف پا تعیین می‌شود. در انتها، پارامترهای مهم در طراحی مسیر برای حرکت بر روی سطح صاف، به گونه‌ای انتخاب (بهینه) می‌شوند که بیشینه گشتاور زانو به حداقل مقدار برسد و انرژی مصرفی کل کاهش یابد. در پایان، از بین الگوهای حرکتی ارائه شده، الگوی حرکتی مناسب برای حرکت بر روی سطح صاف با طول گام زیاد پیشنهاد می‌گردد.

---

به منظور استفاده از ربات‌‌ها برای انجام کارهای صنعتی، طراحی مسیر مناسب امری ضروری می‌باشد. اجرا مسیر توسط ربات هنگام حضور موانع، طراحی مسیر را دشوارتر می‌نماید. به‌علاوه طراحی مسیر برای هر عمل خاص امری زمانبر بوده و نیاز به افرادی متخصص داشته تا مسیر برای هر عمل صنعتی تعریف شود. این مقاله با استفاده از روش جرک‌مینیمم، منحنی‌های بی‌اسپیلاین، نقاط میانی و الگوریتمی برای عدم برخورد با مانع به دنبال آن است تا به طور خودکار برای یک بازوی صنعتی ۷ درجه آزادی که در محیط نرم‌افزاری سیممکانیک شبیه‌سازی گردیده، مسیری ایمن و مطلوب کاربر طراحی نماید. کاربر در ابتدا چند نقطه‌ی میانی حرکت ربات را با استفاده از سنسور کینکت مشخص نموده، سپس با استفاده از تلفیق روش جرک‌مینیمم و منحنی‌های بی‌اسپیلاین و با احتساب محدودیت‌های سینماتیکی منحنی مسیر ترسیم گردیده، سپس این منحنی وارد الگوریتم عدم برخورد با مانع شده و مسیر نهایی بدون برخورد ایجاد می‌شود. الگوریتم عدم برخورد با استفاده از سینماتیک معکوس ربات به تصحیح مسیر می‌پردازد. از مزیت‌های روش پیشنهادی می‌توان به تسهیل طراحی مسیر برای کاربر و ایجاد مسیری هموار برای بازوی رباتیکی نام برد.

---

در پژوهش حاضر، اثرات افزودن پنجه فعال به یک ربات انسان نمای دو بعدی که دارای حرکات دورانی پاشنه و پنجه می‌باشد بررسی می‌گردد. در این راستا، ابتدا مسیر حرکت مفاصل مختلف ربات طراحی می‌شود. پس از طراحی مسیر، مدل دینامیکی ربات با استفاده از دو روش کین و لاگرانژ در فازهای مختلف حرکت استخراج می‌شود. همچنین صحت مدل دینامیکی استخراج شده، با استفاده از دو روش مختلف تایید می‌گردد. مدل ارائه شده، براساس ویژگی‌های ربات سورنا ۳ بوده که این ربات در مرکز سیستم‌ها و فناوری‌های پیشرفته دانشگاه تهران طراحی و ساخته شده است. پس از آن، فرایند بهینه‌سازی با اتخاذ دو تابع هدف مختلف انجام می‌شود. توابع هدف برگزیده شده در این مقاله، مربوط به مصرف انرژی و پایداری ربات می‌باشند. هدف از بهینه‌سازی، کمینه کردن میزان مصرف انرژی و بیشینه کردن پایداری ربات است. در نهایت نتایج حاصل از بهینه‌سازی و آنالیز پارامتری ربات ارائه می‌شود. نتایج ارائه شده نشان می‌دهد که در هر سرعت یک مقدار بهینه برای زوایای دورانی پاشنه و پنجه وجود دارد که به ازای این مقادیر بهینه، میزان مصرف انرژی ربات کمینه خواهد شد. همچنین این نتایج نشان می‌دهند که زاویه دورانی پاشنه تاثیری بر روی پایداری ربات ندارد و تنها زاویه دوران پنجه است که در پایداری ربات تاثیر‌گذار است. در نهایت به بررسی اثرات جرم و طول پنجه بر روی توابع هدف پرداخته می‌شود و نشان داده می‌شود که افزایش جرم پنجه موجب افزایش مصرف انرژی و پایداری ربات خواهد شد.

---

مساله طراحی مسیر زمان بهینه برای مکانیزم‌های حلقه بسته تاکنون به روش غیر مستقیم حل نشده است. در این مقاله این مساله برای یک مکانیزم چهار لینکی در نظر گرفته می‌شود و حل آن بر اساس حل غیر مستقیم مساله کنترل بهینه ارائه می‌گردد. به این منظور با استفاده از معادلات قیدی هولونومیک سیستم، مختصات‌های اضافی حذف می‌شود و معادلات دینامیکی مکانیزم بر حسب تنها یک مختصات تعمیم یافته استخراج می‌گردد. سپس با استفاده از اصل مینیمم پونتریاگن شرایط لازم بهینگی با توجه به محدودیت گشتاور اعمالی موتور بدست می‌آید. معادلات بدست آمده یک مساله مقدار مرزی را تشکیل می‌دهند، که با حل این معادلات می‌توان به جواب بهینه دست یافت. با روش غیر مستقیم برخلاف روش‌های مستقیم که یک حل تقریبی نتیجه می‌دهند، می‌توان یک حل دقیق بدست آورد. اما مشکل اصلی در روش غیر مستقیم، حساس بودن حل به حدس اولیه می‌باشد. این مشکل برای مساله زمان بهینه که جواب نهایی شدیدا غیر خطی و به صورت بنگ بنگ می‌باشد، بسیار حاد‌تر می‌شود. برای رفع این مشکل الگوریتمی پیشنهاد شده است که مساله زمان بهینه را می‌توان با هر دقت خواسته شده‌ای محاسبه نمود و مساله تنها با یک حدس اولیه ساده صفر در شروع الگوریتم قابل حل است. از آنجا که در مسیر زمان بهینه تغییر ناگهانی کنترل رخ می‌دهد، مقدار جرک بسیار افزایش می‌یابد. برای رفع این مشکل الگوریتم دیگری جهت محاسبه زمان کمینه با جرک محدود، ارائه شده است. در نهایت، شبیه‌سازی‌های انجام گرفته کارایی روش پیشنهادی در محاسبه مسیر زمان بهینه را نشان می‌دهد.

---

هدف از این مقاله، بهبود مدل پاندول معکوس، برای طراحی مسیر بلادرنگ ربات‌های دوپا است. در این راستا، یک مدل بر اساس پاندول معکوس سه‌جرمه پیشنهاد می‌شود و دقت تخمین این مدل با مدل پاندول معکوس سه جرمه و تک جرمه مقایسه می‌شود. مدل پیشنهادی، با اضافه کردن تقریبی از لنگر پای معلق به مدل پاندول معکوس سه‌جرمه، تخمین رفتار دینامیکی ربات را بهبود می‌بخشد. برای نشان دادن کارایی مدل پیشنهادی، مسیر مرکز جرم ربات با استفاده از سه مدل، بر اساس نقطه گشتاور صفر طراحی شده، بدست می-آید. سپس، با استفاده از سینماتیک معکوس، مسیرهای فضای کاری به فضای مفصلی نگاشت داده می‌شوند. در نهایت، با استفاده از مسیرهای به‌دست آمده در فضای مفصلی، موقعیت دقیق نقطه گشتاور صفر محاسبه شده و مقادیر بدست آمده از سه مدل‌ با هم مقایسه می‌شود. نتایج بدست آمده از شبیه‌سازی حرکت ربات، نشان از بهبود تخمین دینامیک ربات با استفاده از مدل پیشنهادی نسبت به مدل‌های تک‌جرمه و سه‌جرمه، به خصوص در سرعت های بالا، دارد. مدل ارائه شده، براساس ویژگی‌های ربات سورنا ۳ بوده که این ربات در مرکز سیستم‌ها و فناوری‌های پیشرفته(CAST) دانشگاه تهران طراحی و ساخته شده است.

---

در این مقاله به طراحی کنترل کننده تطبیقی به صورت تلفیقی از روش خطی‌سازی بازخوردی و تئوری پایداری لیاپانوف، برای یک ربات موازی پرداخته شده است. با در نظر گرفتن یک مکانیزم موازی سه درجه آزادی برای ربات که سبب حرکت انتقالی خالص در مجری نهایی می‌شود، ابتدا معادلات حاکم بر سینماتیک و معادلات قید به دست آمده و سپس به منظور کنترل ربات، مدل دینامیکی سیستم مقید با استفاده از روش لاگرانژ استخراج شده است. پس از استخراج مدل دینامیکی ربات مورد مطالعه، با استفاده از الگوریتم جستجوی هارمونی، دو مسیر بهینه برای مجری نهایی در حضور موانع، برای ردیابی توسط ربات طراحی شده است. یک تابع هدف بر اساس دستیابی به کوتاه‌ترین مسیر و عدم برخورد با موانع با حفظ فاصله حاشیه‌ای از آنها تعریف شده است. مسیر اول، یک مسیر دو بعدی در حضور چهار مانع دایره‌ای و مسیر دوم، یک مسیر سه بعدی در حضور سه مانع کروی می باشد. عملکرد کنترل کننده طراحی شده در شرایط مختلف از جمله در حضور اغتشاش خارجی و تغییر پارامترهای سیستم، شبیه‌سازی و مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که کنترل کننده تطبیقی پیشنهادی با وجود اغتشاش خارجی و عدم قطعیت و تغییر در پارامترهای مدل، قادر به کنترل حرکت مجری نهایی روی مسیرهای طراحی شده با عملکرد مطلوب می‌باشد.

---

در این مقاله مدل‌سازی دینامیکی، طراحی مسیر بهینه و کنترل یک ربات افزونه کابلی ارائه شده است. طراحی مسیر در ربات‌های موازی مستلزم در نظر گرفتن ویژگی‌های سینماتیکی ربات برای تشخیص تکینگی و بررسی ساختار دینامیکی آن برای تعیین محدودیت‌های عملگری می‌باشد. بدین منظور سینماتیک و سینتیک ربات افزونه کابلی تحلیل شده است. در این مدل‌سازی، کابل‌های ربات بصورت صلب و بدون جرم در نظر گرفته شده‌اند و از کشیدگی و شکم‌یافتن کابل صرف‌نظر شده است. سپس، یک روش طراحی مسیر مبتنی بر نمونه‌گیری تصادفی و بر اساس درخت جستجوی تصادفی سریع برای افزایش نرخ همگرایی به سوی هدف ارائه می‌گردد. در این الگوریتم پارامترهای مسافت، تعداد جستجو و امنیت به عنوان قیود بهینگی تعریف می‌شوند. برای بررسی عملکرد الگوریتم در جلوگیری از برخورد با موانع، تعدادی مانع نیز در فضای کاری در نظر گرفته شده است. برای تعقیب مسیر بهینه یک کنترل‌کننده پیش‌خور بر روی ربات پیاده‌سازی و مانور ربات در حضور موانع تحلیل شده است. نظر به افزونگی ربات، تحلیل تفکیک افزونگی برای توزیع بهینه نیروها انجام می‌شود. الگوریتم‌های طراحی مسیر و کنترل بروی ربات کابلی آزمایشگاه ارس پیاده‌سازی شده و نتایج آزمایشگاهی بیانگر کارایی راهکار پیشنهادی می‌باشد.

---

خودکاری و همکاری از مهمترین جنبه های تحقیقاتی سیستم های بدون سرنشین هستند که به واسطه آن ها، استفاده بیشتری از مزیت این سیستم ها امکان پذیر می شود. بیشترین کاربردها مربوط به موسسات دولتی مانند گشت ساحلی، گشت مرزی، خدمات اورژانسی و پلیس است که نیاز به سیستم های نظارت و مراقبت دارند. در این تحقیق یک الگوریتم همکاری برای تیمی از پهپادهای خودکار به منظور تعقیب هدف متحرک در محیطی پرخطر طراحی و شبیه سازی شده است. ابتدا یک فرمول بندی ریاضی برای تعریف منطقه عملیات شامل انواع مختلف تهدیدات در یک چارچوب واحد ارائه شده است. سپس یک استراتژی هدایت با بکارگیری سیستم قانون پایه، برای هدایت هر پهپاد به موقعیت مشخص شده توسط الگوریتم همکاری ارائه شده است که الزامات تکمیل ماموریت، اجتناب از موانع، کمینه کردن سطح تهدیدات، اجتناب از برخورد و در نظر گرفتن قیود دینامیکی پهپادها را شامل می شود. الگوریتم همکاری توسط یک آرایش متغیر وابسته به یک تابع هزینه تعریف شده و به واسطه آن عملکرد تیم تعقیب بهبود یافته است. زیرا منطقه تحت پوشش سنسورها، کیفیت تخمین و انعطاف پهپادها برای یافتن مسیر پروازی افزایش می یابد. در انتها کارایی الگوریتم در یک محیط شبیه سازی به کمک نرم افزار متلب مورد ارزیابی قرار گرفته است که شامل دینامیک پرنده ها، مدل اندازه گیری و ارتباطی و اجرای گسسته الگوریتم هدایت می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم های پیشنهادی موفق به ایجاد مسیرهای پروازی مناسب با توجه به الزامات و اهداف ماموریت شده است.

---

در مقاله حاضر، مسئله طراحی مسیر یک وسیله پرنده به‌منظور اجتناب از برخورد با عوارض زمینی و با قید محدود بودن دامنه ارتفاع در یک دالان پروازی متأثر از شکل پستی و بلندی‌های زمین مورد بررسی قرار گرفته‌است. به منظور بهبود قابلیت تعقیب پذیری مسیر طراحی شده، باتوجه به ویژگی‌های عملکردی وسیله پرنده، اثر دو پارامتر عملکردی بیشینه نرخ صعود و بیشینه نرخ افزایش زاویه مسیر پرواز وسیله پرنده در الگوریتم حل وارد شده‌است. در این راستا، کمی‌سازی معیار عملکرد سیستم، طی تعریف تابع‌های هزینه مختلف جهت کمینه‌سازی زمان عملیات، تلاش کنترلی و شتاب عمودی وارد بر وسیله پرنده انجام پذیرفته است. مدل‌سازی ریاضیاتی عوارض زمینی که به عنوان خط سیر مکانی تهدید محسوب می شود از راهکار چند‌جمله‌ای توانی جهت هموارسازی پیاده‌سازی‌ شده‌است. در نهایت جهت حل مسئله از تئوری کنترل بهینه و راهکار برنامه‌ریزی غیرخطی استفاده شده ‌است. ارزیابی مطالعات موردی و شبیه‌سازی‌های عددی صورت پذیرفته مؤید کارایی راهکار پیشنهادی برای حل مسئله برنامه‌ریزی مسیر در مانورهای پروازی با الزام ارتفاع پایین جهت تعقیب و اجتناب از خطرات مستقیم و غیر مستقیم محیطی است.

---

هدف این پژوهش توسعه یک سیستم کمک راننده پیشرفته برای هدایت یکپارچه طولی- عرضی خودرو در مانورهای تعویض خطِ سرعت بالا می باشد. عملکرد سیستم به این صورت است که در مرحله اول با در نظر گرفتن موقعیت خودرو هدف، محدوده سرعت مجاز جاده و محدوده شتاب طولی قابل ارائه توسط خودرو، چندین مسیر حرکت با شتاب های مختلف تولید می شوند. در ادامه با لحاظ نمودن دینامیک خودرو و دینامیک تایر، از میان مسیرهای تولید شده، مسیر مناسب انتخاب می گردد. بنابراین مسیر حرکت انتخابی، یک مسیر عاری از برخورد و قابل پیمایش خواهد بود. نظر به این که در روش پیشنهادی، محاسبات طراحی مسیر حرکت به صورت جبری انجام می شود، هزینه محاسباتی آن ناچیز بوده که از جنبه پیاده سازی عملی بسیار ارزشمند می باشد. در گام بعد با استفاده از یک کنترل کننده یکپارچه طولی- عرضی، ورودی های کنترلی محاسبه و به عملگرهای ترمز/گاز و فرمان ارسال می گردند. برای کنترل یکپارچه از تکنیک مود لغزشی استفاده شده است. لازم به ذکر است که هم در بحث طراحی مسیر حرکت و هم در بحث طراحی کنترل کننده یکپارچه، دینامیک غیر خطی تایر در نظر گرفته شده است. نتایج شبیه سازی های انجام شده نشان می دهند که الگوریتم هدایت یکپارچه طولی- عرضی هم در حوزه طراحی مسیر حرکت و هم و در حوزه کنترل یکپارچه به خوبی عمل نموده است.

---

با گسترش روزافزون تصادفات جاده ­ای و به­ دنبال آن توسعه سیستم­های کمک راننده، اهمیت خودروهای خودران بیش از پیش افزایش یافته است. همزمان با مطرح شدن بحث خودروهای خودران، لزوم توجه به ایمنی این خودروها و تاثیرات سایر خودروهای حاضر در جریان ترافیک بر عملکرد آنها نیز افزایش می­ یابد. طراحی و کنترل مسیر حرکت با در نظرگرفتن خودروهای اطراف در شرایط ترافیکی دینامیکی ناپایدار در حین مانورهای پیچیده از مهمترین مشکلات پیش­ روی خودروهای خودران می­ باشند. علی­ رغم پژوهش­های مختلف در حوزه تعویض خط در شرایط ترافیکی پویا و حتی سرعت­های بحرانی، درنظرگرفتن شرایط دینامیکی گذرا در آنها محدود به لحظه شروع مانور بوده و راه­ حلی برای تغییرات لحظه­ ای خودروهای اطراف در حین مانور ارائه نشده است. الگوریتم ارائه شده در این مقاله، قادر است با توجه به تصمیمات ناگهانی خودروهای اطراف در حین مانور، مسیرهای ایمن جدید را به صورت بهینه طراحی کند، همچنین اجتناب از برخورد در سراسر مانور را از طریق کنترل همزمان طولی و عرضی خودرو تضمین می کند. پس از ارزیابی عملکرد واحد تصمیم­ گیری توسط آزمونهای رانندگی واقعی، الگوریتم ارائه شده با سناریوهای مختلف در شرایط پیچیده ترافیکی گذرای دینامیکی با استفاده از نرم­ افزار متلب شبیه­ سازی شده و عملکرد مطلوب آن در محیط دینامیکی IPG CarMaker در حضور خودروهای اطراف به اثبات رسیده است.

---

یکی از این چالش‌های مساله طراحی مسیر چندرباتی، افزایش ابعاد فضای جستجو به صورت نمایی همراه با افزایش تعداد ربات‌ها در محیط عملیات است. بنابراین، به الگوریتم‌هایی نیاز است که دارای کارایی محاسباتی بوده و بتوانند مسیرهای بهینه و بدون برخورد ربات‌ها را در زمان محدود طراحی کنند. در این مقاله یک الگوریتم طراحی مسیر مرکزی برای هدایت ربات‌ها در محیط عملیات مشترک ارائه شده است. این الگوریتم یک روش جستجوی اکتشافی تدریجی است که در آن الگوریتم ‎D* Lite‎ به منظور تطبیق با حالت چندرباتی توسعه داده شده است. هماهنگی در طراحی مسیر برای تمام ربات‌ها بر اساس مفهوم زمان تصرف بوده که در ساختار مدل مفهومی محیط پیاده‌سازی شده است. همچنین، یک تابع مرکزی جهت به‌روزرسانی اطلاعات مدل مفهومی محیط و حرکت تدریجی ربات‌ها توسعه داده شده است. به منظور ارزیابی روش پیشنهادی، دو گروه شبیه­سازی­های استاتیک و پویا انجام شده است. در دسته اول، تمرکز بر مطالعه اثر پارامترهای الگوریتم است. نتایج نشان می­دهد که الگوریتم پیشنهادی قابلیت طراحی مسیر برای ۴۰ ربات در محیطی با ۵۵ درصد فضای آزاد را دارد و نیز رابطه زمان محساباتی و تعداد ربات­ها غیر نمایی است. دسته دوم شبیه­سازی­ها در محیط سه­بعدی Gazebo انجام شده که به صورت برخط و پویا است. نتایج روش پیشنهادی با روشی بر اساس میدان­های پتانسیل مصنوعی برای تعداد ۱۴ ربات مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان می­دهد که با افزایش تعداد ربات­ها از ۹ عدد، زمان انجام عملیات برای روش مبتنی بر میدان پتانسیل افزایش زیادی پیدا کرده و یا غیرممکن می­شود.