Under det senaste decenniet eller så, forskare över hela världen har utvecklat allt mer avancerade tekniker för att möjliggöra robotnavigering i en mängd olika miljöer, inklusive på land, i luften, under vattnet eller i särskilt tuff terräng. Att vara effektiv, dessa tekniker ska tillåta robotar att röra sig i sin omgivning både säkert och effektivt, spara så mycket energi som möjligt.

Forskare vid Indian Institute of Technology Kharagpur i Indien har nyligen utvecklat ett nytt tillvägagångssätt för att uppnå effektiv vägplanering i mobila robotar. Deras metod, presenteras i en artikel publicerad i Springer Link's Naturinspirerad beräkning i navigerings- och rutinproblem , är baserad på användningen av en blomsterpollineringsalgoritm (FPA), ett mjukt datorbaserat verktyg som kan identifiera idealiska lösningar på ett givet problem genom att beakta ett antal faktorer och kriterier.

"Blomsterpollineringsalgoritmer (FPA) har visat sin potential inom olika tekniska områden, "Atul Mishra, en av forskarna som genomförde studien, berättade för TechXplore. "I vår studie, vi använde algoritmen för att lösa problemet med vägplanering för mobila robotar. Vårt främsta mål var att planera, på minsta möjliga tid, den mest optimala vägen vad gäller minsta väglängd och energiförbrukning, med maximal säkerhet."

Initialt, Mishra och hans kollega Sankha Deb utvärderade olika befintliga tillvägagångssätt för robotvägplanering och bestämde sig för att basera sin strategi på en FPA, en beräkningsteknik som imiterar pollineringsmekanismerna hos blommande växter för att hantera en mängd olika problem. Forskarna utformade specifikt sin FPA för att planera idealiska vägar för mobila robotar.

"De ändringar vi gjorde var nödvändiga, eftersom operatörerna kan ge omöjliga vägar under körningen av algoritmen, " förklarade Mishra. "Eftersom algoritmen inte är baserad på grafer, vi förväntade oss att det skulle ha en fördel gentemot grafbaserade tillvägagångssätt, som vanligtvis blir beräkningsmässigt dyra när sökutrymmet expanderar."

När man försöker identifiera de bästa vägarna för en mobil robot att nå en given plats, den FPA-baserade metoden som utarbetats av Mishra och Deb tar hänsyn till en mängd olika faktorer, inklusive robotens plats, avståndet den behöver täcka, och antalet varv det behöver ta för att nå önskad plats. Den tar också hänsyn till säkerheten för olika vägar som är tillgängliga för roboten, i slutändan beräkna den optimala lösningen.

"Den föreslagna algoritmen kan framgångsrikt planera och kan ge en av de mest optimala vägarna som finns tillgängliga för den mobila roboten, "Mishra sa. "En annan viktig sak som en planeringsalgoritm som den vi utvecklade måste överväga är den ändliga formen och storleken på den mobila roboten för att hitta den bästa ruttplanen."

Mishra och Deb utvärderade sitt tillvägagångssätt i en serie experiment där en robot var tvungen att utföra olika navigeringsuppgifter. Dessa tester gav mycket lovande resultat, eftersom den FPA-baserade tekniken generellt sett kunde planera idealiska vägar för roboten. I framtiden, deras FPA-baserade metod skulle i slutändan kunna möjliggöra effektiv och säker navigering i både befintliga och nyutvecklade mobila robotar.

"Det framtida fokuset för vårt arbete kommer att vara att uppnå en exakt kartläggning av vägen med robotens motorrörelser och att utveckla den algoritm vi utvecklat så att den också har en online-planeringsmodul, " sa Mishra.

© 2020 Science X Network