اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 38 |
| تعداد شمارهها | 1,408 |
| تعداد مقالات | 10,088 |
| تعداد مشاهده مقاله | 11,909,097 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 6,961,229 |
مسیریابی برخط ربات خودمختار در محیط با موانع محدب مبتنی بر هندسه مماسی | ||
| مکانیک هوافضا | ||
| مقاله 7، دوره 21، شماره 4 - شماره پیاپی 82، بهمن 1404 | ||
| نوع مقاله: گرایش دینامیک، ارتعاشات و کنترل | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.47176/MAJ.2025.1520 | ||
| نویسندگان | ||
| سیدحسام الدین معدی1؛ مهدی مظفری1؛ ابوالفضل منافی2؛ فاطمه مهدوی گلمیشه3؛ سعید شمقدری* 4 | ||
| 1دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه علم و صنعت ایران ، تهران، ایران | ||
| 2کارشناسی ارشد، دانشگاه علم و صنعت ایران ، تهران، ایران | ||
| 3دکتری، دانشگاه علم و صنعت ایران ، تهران، ایران | ||
| 4دانشیار، دانشگاه علم و صنعت ایران ، تهران، ایران | ||
| تاریخ دریافت: 23 مهر 1404، تاریخ بازنگری: 28 آذر 1404، تاریخ پذیرش: 17 دی 1404 | ||
| چکیده | ||
| در این پژوهش یک الگوریتم هندسی نوآورانه برای مسیریابی برخط رباتهای خودمختار در محیطهای دوبعدی با موانع محدب ارائه میشود. ایده اصلی روش پیشنهادی استفاده از بیضیهای محاطی بهینه برای مدلسازی موانع و بهکارگیری خطوط مماسی به عنوان مسیرهای کاندید است. بدین ترتیب، مسئله مسیریابی در هر گام به یک حوزهی محدب کاهش یافته و انتخاب مسیر نهایی از طریق کمینهسازی یک تابع هزینهی سهجزئی (طول مسیر، میزان انحراف زاویهای و فاصله از موانع) صورت میگیرد. این رویکرد نه تنها سادگی محاسبات را تضمین میکند؛ بلکه امکان بهروزرسانی سریع و برخط مسیر در محیطهای پویا را فراهم میسازد. یافتههای شبیهسازی نشان میدهد که الگوریتم پیشنهادی به طور چشمگیری بر روشهای مرسوم A*،RRT* و ACO برتری دارد. در محیط نخست، زمان اجرا، تنها 032/0 ثانیه (در برابر 981/3 و 1/4ثانیه)، طول مسیر 9/1896 کوتاهتر از RRT* با 2/1952 متر و نرمی مسیر 225/0(در برابر 6/696 و 147/5) ثبت شد. در محیط دوم نیز زمان محاسباتی 124/0 ثانیه و نرمی مسیر 4/0 گزارش گردید که حداقل 60٪ سریعتر از A* و حدود 20٪ سریعتر از RRT* است. علاوه بر این، مصرف انرژی در مسیرهای الگوریتم به طور متوسط بین 5 تا 10 درصد کمتر از سایر مسیرها بود. نتایج نشان میدهد با ترکیب هندسه مماسی و مدلسازی بیضوی موانع، قادر است مسیرهایی کوتاهتر، نرمتر و بهینهتر ایجاد کرده و در عین حال زمان پردازش را به طور معناداری کاهش دهد. بدین ترتیب، گزینهای کارآمد برای کاربردهای مقیاس بالا و برخط محسوب شده، در ضمن قابلیت توسعه به محیطهای سهبعدی را نیز داراست. | ||
| کلیدواژهها | ||
| مسیریابی برخط؛ هندسه کاربردی؛ ربات خودمختار؛ بهینهسازی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Real-Time Tangent Based Path Planning for Autonomous Robots in Convex Obstacle Environments | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Hesamedin Moedi1؛ Mahdi Mozaffari1؛ Abolfazl Manafi2؛ Fatemeh Mahdavi G.3؛ Saeed Shamaghdari4 | ||
| 1Master's student, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran | ||
| 2Master's degree, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran | ||
| 3PhD, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran | ||
| 4Associate Professor, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| This study introduces a novel geometric algorithm for online path planning of autonomous robots in two-dimensional environments with convex obstacles. The proposed method models obstacles using optimized inscribed ellipses and generates candidate trajectories through tangent lines. By doing so, the planning problem at each step is confined to a convex region, and the optimal path is determined by minimizing a three-term cost function that incorporates path length, angular deviation, and obstacle clearance. This formulation not only simplifies the computational process but also supports rapid, real-time path updates in dynamic environments. Extensive simulations confirm that the algorithm considerably outperforms well-established approaches such as A*, RRT*, and ACO. In the first test environment, it achieved an execution time of only 0.032 s (versus 3.981 s for A* and 4.1 s for RRT*), a path length of 1896.9 m (shorter than 1952.2 m for RRT*), and a smoothness value of 0.225 (compared with 696.6 for A* and 5.147 for RRT*). In the second environment, the computation time was 0.124 s and the smoothness 0.40, representing at least a 60% improvement over A* and a 20% improvement over RRT*. Furthermore, the method reduced the average energy consumption by 5–10% compared with competing algorithms. Overall, the findings demonstrate that the proposed algorithm produces shorter, smoother, and more energy-efficient paths while significantly reducing computational cost. These advantages make it a promising candidate for large-scale, real-time robotic applications, with potential for further extension to three-dimensional environments. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Real-Time Path Planning, Applied Geometry, Autonomous Robot, Optimization | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 93 |
||