Konsep Inti
Die Studie präsentiert einen experimentellen Ansatz zur resilienten Pfadplanung für Kontinuumsroboter unter Berücksichtigung eines mehrkriteriellen Optimierungsproblems. Dafür werden zwei bekannte Algorithmen, der Genetische Algorithmus und der A*-Algorithmus, für die Pfadplanung sowie der Analytische Hierarchieprozess-Algorithmus für die Pfadevaluierung verwendet.
Abstrak
Die Studie untersucht die Verwendung von zwei bekannten Algorithmen, dem Genetischen Algorithmus und dem A*-Algorithmus, für die Pfadplanung von Kontinuumsrobotern unter Berücksichtigung mehrerer Kriterien. Dafür wird der Analytische Hierarchieprozess-Algorithmus (AHP) eingesetzt, um die Wichtigkeit der Kriterien zu bestimmen. Die Kriterien umfassen die Distanz, Schäden an Motoren, mechanische Schäden und die Genauigkeit des Roboters.
Die Experimente zeigen, dass beide Algorithmen in Kombination mit AHP für die mehrkriterielle Pfadplanung verwendet werden können, wobei der Genetische Algorithmus eine bessere Leistung aufweist als der A*-Algorithmus. Der A*-Algorithmus ist zwar effizienter in Bezug auf die Rechenzeit, verliert aber seine Vorteile, wenn mehr als ein alternatives Ziel berücksichtigt wird. Der Genetische Algorithmus arbeitet deutlich langsamer, nutzt aber den Vorteil der alternativen Zielpunkte und erstellt Pfade, die besser zu der gegebenen Kriteriengruppe passen.
Die Studie zeigt, dass es möglich ist, einem autonomen Roboter die Berücksichtigung komplexer Parameter bei der Entscheidungsfindung zu ermöglichen, um die Resilienz des Systems zu erhöhen. Dies führt zu Pfaden, die sich von den kürzesten Wegen unterscheiden, aber weniger negative Auswirkungen auf den Roboter haben.
Statistik
Der Einsatz von Schrittmotoren hilft, die Flexibilität des Roboters zu reduzieren und ihn besser kontrollierbar zu machen. Jeder Motor benötigt 800 Schritte pro Umdrehung, was die Bewegungen des Roboters diskret macht.
Kutipan
"Kontinuumroboter sind eine neue Art von Robotern, die eine hohe Flexibilität beim Erreichen schwieriger Positionen bieten, da sie in ihren Bewegungen nicht durch Gelenke begrenzt sind."
"Pfadplanung ist für Kontinuumroboter, insbesondere wenn sie als autonome Systeme in unbekannten Umgebungen eingesetzt werden, von wesentlicher Bedeutung."